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4.某款家用蒸汽挂烫衣机(图甲)的工作原理简图如图乙所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S2为旋转开关,实现关、低档、高档的转换.水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯加热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出,从而熨烫衣服.为了便于移动,它底部装有四个轮子,其一个大轮子与地面的接触面积为3cm2,一个小轮子与地面的接触面积为2.5cm2.蒸汽挂烫衣机部分参数如表.请解答:

高档发热功率880W
额定电压220V
水箱容积2L
挂烫机净重4.6kg
(1)用来制作蒸汽软管的材料应具有什么样的物理特点或性质?请写出一点耐高温
(2)水箱上满水后如图时蒸汽挂烫衣机对地板的压强.
(3)发热电阻R1的阻值.
(4)在无热损失的情况下,将电热杯内0.25kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少?

分析 (1)根据使用要求和所处环境分析材料特点;
(2)水箱装满水时蒸汽挂烫衣机对地板的压力等于水的重力加上挂烫机的重力,由p=$\frac{F}{S}$解题;
(3)当处于高温档位时,两个电阻并联,当电阻相等,在电压相等时,功率相等,利用高档位电功率求出R1的功率,最后利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出电阻;
(4)利用Q=cm△t求出水吸收的热量,结合Q=W与t=$\frac{W}{P}$求出时间.

解答 解:(1)因为利用热的水蒸气工作,所以所用软管需要具有耐高温、柔韧性好、质量小的特点;
(2)水箱装满水时,水重:G=mg=ρVg=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N,
挂烫机的重力:G=mg=4.6kg×10N/kg=46N,
整个挂烫机对地面的压力:F=G=46N+20N=66N,
根据题意可得受力面积:S=(3cm2+2.5 cm2)×2=11cm2=1.1×10-3m2
烫衣机对地板的压强:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{66N}{1.1×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=6×104Pa;
(3)当处于高温档时,总功率最大,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,总电阻最小,由图可知,此时两电阻并联;
又R1=R2,并联电压相等,所以两电阻消耗的功率相等,即P1=P2
则高温挡的总功率P高温=P1+P2=2P1
则P1=$\frac{1}{2}$P高温=$\frac{1}{2}$×880W=440W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得发热电阻R1的阻值:
R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{440W}$=110Ω;
(4)电热杯内水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.25kg×(100℃-20℃)=8.4×104J;
在没有热量损失的情况下,由Q=W=Pt得加热时间:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{880W}$≈95.5s.
答:(1)耐高温;
(2)水箱上满水后如图时蒸汽挂烫衣机对地板的压强为6×104Pa.
(3)发热电阻R1的阻值为110Ω.
(4)在无热损失的情况下,将电热杯内0.25kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是95.5s.

点评 此题主要考查了用电器材料的选择、压力和压强的计算、利用电功率公式进行计算求解电阻和物质吸热以及电功率公式求时间,应该熟知公式注意单位的统一.

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质量/g温度升高10℃所需要的时间/s温度升高20℃所需要的时间/s温度升高30℃所需要的时间/s
沙子306489124
3096163220
(1)在此实验中,是用加热时间长短来表示吸收的热量
(2)在实验中,应不停地用搅拌棒搅动,其目是:受热均匀
(3)分析表中实验数据可知;质量相同,升高相同温度,沙子吸收热量小于(大于/小于)水吸收热量.
(4)可以推想,如果给相同质量加热相同时间,则沙子(沙子/水)升高温度会更高些.

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(2)小明在汽车说明书时看到下表中提供的信息,请你帮他计算:
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A.
          日食
B. 
          水中倒影
C.  
              小孔成像
D.
“折断”的铅笔

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16.如图所示的四种现象,属于光的反射现象的是(  )
A.
    用放大镜看字
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      水中倒影
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13.在连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P的位置如图所示,如果要求滑动变阻器接入电路后,不移动滑片P,就可以直接闭合开关,则应将B和C接线柱接入电路.

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