Question

16．如图1为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱装水最多0.3kg，加热功率有大小两个档位，设计师最初设计的内部电路有如图2甲、乙两种接法，其中电热丝R₁=56Ω，R₂=44Ω．

（1）高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速液化成小水珠，放出热量，将衣服熨平（填物态变化名称）；
（2）如果选择甲电路，电路中最大电流为5A，如果选择乙电路，电路中最大电流为8.9A，由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2A，故设计师最终选择了甲电路；（计算结果保留一位小数）
（3）请分别计算这款挂烫机两个档位的额定功率；
（4）若将水箱中0.22kg的水从25℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）水蒸气遇冷会发生液化现象，液化会放出很多热量．据此分析回答；
（2）根据所选档位的电阻，根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$即可求出通过甲乙两电路的最大电流；
（3）根据挂烫机两个档位，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出两个档位的功率；
（4）计算蒸汽电熨斗预热时底板吸收的热量Q，已知初温和末温、比热容、水的质量，可以利用热量的计算公式Q=cm△t计算；然后利用电功率定义式计算时间．

解答 解：（1）高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速，由气态变成液态，是液化现象；水蒸气液化时，要放出大量的热，从而将衣服熨平；
（2）如果选择甲电路，当开关旋至1、2之间时，电路中只有电阻R₂工作，此时的电路中的电流最大，
电流：I_大=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
如果选择乙电路，当开关旋至1、2之间时，R₁、R₂并联，电路中电流最大，
电流：I_大′=I₁+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{56Ω}$+$\frac{220V}{44Ω}$=3.9A+5A=8.9A；
（3）挂烫机大功率挡工作时，电路中电流为5 A，此时功率
P₁=UI_大=220V×5A=1100W；
挂烫机小功率挡工作时，R1、R2串联，此时功率
P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{56Ω+44Ω}$=484W；
（4）水吸收的热量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃-25℃）=6.93×10⁴J，
由P=$\frac{W}{t}$得，所需时间t=$\frac{W}{{P}_{1}}$=$\frac{6.93×1{0}^{4}J}{1100W}$=63s．
故答案为：（1）液化；（2）5；8.9；（3）两个额定功率分别为1100W和484W；（4）将水箱中0.22kg的水从25℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热63s．

点评 本题考查的知识点较多，包括：物态变化、欧姆定律、物质吸收热量、电功率计算和电路分析，有一定难度．