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10.如圖1為一款利用高溫水蒸氣熨燙衣服的便攜式掛燙機(jī),它的正常工作電壓為220V,水箱裝水最多0.3kg,加熱功率有大小兩個檔位,設(shè)計師最初設(shè)計的內(nèi)部電路有如圖2甲、乙兩種接法,其中電熱絲R1=56Ω,R2=44Ω.
(1)高溫水蒸氣熨燙衣服時,水蒸氣遇到衣服迅速液化成小水珠,放出熱量,將衣服燙平(填物態(tài)變化名稱);
(2)如果選擇甲電路,電路中最大電流為5A,如果選擇乙電路,電路中最大電流為8.9A,由于兩個電路中所選熔斷器里的熔絲允許通過的最大電流為8.2A,故設(shè)計師最終選擇了甲電路(計算結(jié)果保留一位小數(shù));
(3)請分別計算這款掛燙機(jī)兩種接法的兩個檔位的額定功率;
(4)若將水箱中0.22kg的水從25℃加熱到100℃,掛燙機(jī)至少需要加熱多長時間?(水的比熱容c=4.2×103J/(kg?℃)

分析 (1)水蒸氣遇冷會發(fā)生液化現(xiàn)象,液化會放出很多熱量.據(jù)此分析回答;
(2)根據(jù)所選檔位的電阻,根據(jù)歐姆定律I=UR即可求出通過甲乙兩電路的最大電流;
(3)根據(jù)掛燙機(jī)兩個檔位,根據(jù)P=U2R可求出兩個檔位的功率;
(4)計算蒸汽電熨斗預(yù)熱時底板吸收的熱量Q,已知初溫和末溫、比熱容、水的質(zhì)量,可以利用熱量的計算公式Q=cm△t計算;然后利用電功率定義式計算時間.

解答 解:(1)高溫水蒸氣熨燙衣服時,水蒸氣遇到衣服迅速,由氣態(tài)變成液態(tài),是液化現(xiàn)象;水蒸氣液化時,要放出大量的熱,從而將衣服熨平;
(2)如果選擇甲電路,當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時,電路中只有電阻R2工作,此時的電路中的電流最大,
電流為:{I_大}=\frac{U}{R_2}=\frac{220V}{44Ω}=5A;
如果選擇乙電路,當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時,R1、R2并聯(lián),電路中電流最大,
電流為:{I_大}′={I_1}+{I_2}=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{220V}{56Ω}+\frac{220V}{44Ω}=3.9A+5A=8.9A
(3)掛燙機(jī)大功率擋工作時,電路中電流為5 A,此時功率為:P1=UI=220V×5A=1100W;
掛燙機(jī)小功率擋工作時,R1、R2串聯(lián),此時功率:{P_2}=\frac{U^2}{{{R_1}+{R_2}}}=\frac{{{{({220V})}^2}}}{56Ω+44Ω}=484W
(4)水吸收的熱量為:Q=cm(t-{t_0})=4.2×1{0^3}J/(kg•℃)×0.22kg×(100℃-25℃)=6.93×1{0^4}J,
由P=Wt得,所需時間為:t=\frac{W}{P_1}=\frac{{6.93×1{0^4}J}}{1100W}=63s
故答案為:(1)液化;(2)5;8.9;(3)兩個額定功率分別為1100W和484W;(4)將水箱中0.22kg的水從25℃加熱到100℃,掛燙機(jī)至少需要加熱63s.

點(diǎn)評 本題考查的知識點(diǎn)較多,包括:物態(tài)變化、歐姆定律、物質(zhì)吸收熱量、電功率計算和電路分析,有一定難度.

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