Question

19．如圖甲所示是HG2002型臺式飲水機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，裝滿水的桶內(nèi)水位高40cm，閥門橫截面積1.0cm²；飲水機(jī)的電路如圖乙所示，水沸騰前，溫控開關(guān)1、2均閉合，紅燈亮、綠燈滅、加熱管正常工作；水沸騰后，溫控開關(guān)1、2均斷開，綠燈亮、紅燈滅、加熱管不工作；飲水機(jī)銘牌如表格所示．

項(xiàng)目	參數(shù)
一桶水的質(zhì)量	18kg
熱水出水溫度	85℃--95℃
加熱功率	550W
額定電壓	220V
頻率	50Hz
防觸電保護(hù)類型	Ⅰ類

（1）甲圖中裝滿水時(shí)閥門受到的壓力是多少牛頓？
（2）加熱管的電阻是多少歐姆？
（3）已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃），將熱膽內(nèi)盛有2kg的水從30℃加熱到85℃，至少需要多少分鐘？

Answer 1

分析 （1）裝滿水時(shí)閥門受到的壓強(qiáng)等于水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh求閥門受到的壓強(qiáng)，利用F=pS求出壓力．
（2）由電功率公式和歐姆定律即可求出電阻阻值．
（3）由熱量公式求出水所吸收的熱量，最后由功率公式的變形公式求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）桶內(nèi)的水在閥門處產(chǎn)生的壓強(qiáng)為
p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.4m=4×10³Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得，水對閥門的壓力：
F=pS=4×10³Pa×1.0×10^-4m²=0.4N；
（2）由P=UI得，用電器的額定電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{220V}$=2.5A；
由I=$\frac{U}{R}$得，加熱管的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{2.5A}$=88Ω；
（3）熱膽內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₁-t₂）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（85℃-30℃）=4.65×10⁵J；
由于熱管的熱量全部被水吸收加熱時(shí)間最短，則根據(jù)W=Pt得最短時(shí)間為：
t=$\frac{Q}{{P}_{0}}$=$\frac{4.62×1{0}^{5}J}{550W}$=840s=14min．
答：（1）甲圖中裝滿水時(shí)閥門受到的壓力是0.4N；
（2）加熱管的電阻是88Ω；
（3）將熱膽內(nèi)盛有2kg的水從30℃加熱到85℃，至少需要14min．

點(diǎn)評 本題考查液體壓強(qiáng)、電功率的和歐姆定律的應(yīng)用和計(jì)算，掌握基本知識即可解答．