Question

2．家庭電路的電壓是220V，某空調(diào)處于制冷狀態(tài)時的功率P₁是2.2Kw，送風(fēng)狀態(tài)時的功率P₂是0.22Kw，它們是交替運行的，現(xiàn)測得此空調(diào)器在某時段內(nèi)的電功率隨時間變化的關(guān)系如圖所示．
（1）空調(diào)的風(fēng)扇在運轉(zhuǎn)時能量主要是如何轉(zhuǎn)化的？
（2）空調(diào)器在前5min內(nèi)處于什么狀態(tài)？此時通過它的電流是多少？
（3）在1h內(nèi)，空調(diào)器將消耗的電能是多少度？
（4）若在1h內(nèi)空調(diào)器消耗的電能用于效率為84%的電熱水器加熱14.4Kg、初溫25℃的水，則可以使水溫在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下最高達到多少攝氏度？[已知水的比熱容：4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）電動機的原理是利用通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用的原理制成的，它是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的機器．
（2）從圖象中讀出前5min內(nèi)空調(diào)的功率，然后與制冷功率和送風(fēng)功率比較，與其相等的，則為空調(diào)所處的狀態(tài)；然后利用I=$\frac{P}{U}$求出此時通過它的電流；
（3）從圖象中算出空調(diào)在一小時內(nèi)處于制冷狀態(tài)時工作的時間，以及送風(fēng)狀態(tài)時工作的時間，然后利用W=Pt分別求出空調(diào)在兩種狀態(tài)下各消耗的電能，電能之和則為空調(diào)一小時消耗的總電能．
（4）由題知，水吸收的熱量為消耗電能的50%，求出水吸收的熱量，再根據(jù)吸熱公式求水的末溫．

解答 解：（1）空調(diào)的風(fēng)扇在運轉(zhuǎn)時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械性能；
（2）由圖可知：空調(diào)在前5min內(nèi)，其功率為 P₂=0.22kW，因此此時空調(diào)處于送風(fēng)狀態(tài)；
此時通過它的電流：I=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{0.22×1000W}{220V}$=1A．
（3）由圖可知：1h內(nèi)制冷時間：t₁=40min=$\frac{2}{3}$h，t₂=20min=$\frac{1}{3}$h；
則空調(diào)消耗的電能：W=P₁t₁+P₂t₂=2.2kW×$\frac{2}{3}$h+0.22kW×$\frac{1}{3}$h=1.54kW•h=1.54度．
（3）由題知，水吸收的熱量：
Q_吸=W×84%=1.54kW•h×84%=1.54×3.6×10⁶J×84%=4.65696×10⁶J，
Q_吸=cm△t，
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{4.65696×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×14.4kg}$=77℃，
t=t₀+△t=25℃+77℃=102℃．
因為是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，故水溫最高達到100℃．
答：（1）空調(diào)的風(fēng)扇在運轉(zhuǎn)時能量主要是電能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）空調(diào)器在前5min內(nèi)處于送風(fēng)狀態(tài)；此時通過它的電流是1A；
（3）在1h內(nèi)，空調(diào)器將消耗的電能是1.54度；
（4）則可以使水溫在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下最高達到100攝氏度．

點評 本題考查了歐姆定律及應(yīng)用、吸熱公式及變形公式的應(yīng)用、以及電功的計算，能從圖中得出相關(guān)信息是解答本題的關(guān)鍵所在．