Question

18．某款家用蒸汽掛燙機（圖甲）的工作電路原理如圖乙所示，R₁，R₂為阻值相同的發(fā)熱電阻，1、2、3、4為觸點，S₂為旋轉(zhuǎn)開關(guān)，實現(xiàn)關(guān)、低檔、高檔的轉(zhuǎn)換，其高檔時的額定功率為1000W．使用時，水箱中一部分水通過進水閥門進入電熱杯受熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣通過蒸汽軟管從蒸汽噴頭噴出，從而熨燙衣服．請解答：
（1）用來制作蒸汽軟管的材料應具有什么樣的物理特點或性質(zhì)？請寫出一點：耐高溫，柔韌性好．
（2）求發(fā)熱電阻R₁的阻值．
（3）將電熱杯內(nèi)0.2kg、20℃的水加熱到100℃需要的最短時間是多少？[設無熱損失，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

Answer 1

分析 （1）根據(jù)使用要求和所處環(huán)境分析材料特點；
（2）當處于高溫檔位時，兩個電阻并聯(lián)，當電阻相等，在電壓相等時，功率相等，利用高檔位電功率求出R₁的功率，最后利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電阻；
（3）利用水的吸熱公式求出水吸收的熱量，結(jié)合Q=W與t=$\frac{W}{P}$求出時間．

解答 解：
（1）因為利用熱的水蒸氣工作，所以所用軟管需要具有耐高溫、柔韌性好、質(zhì)量小的特點；
（2）當處于高溫檔時，兩電阻并聯(lián)，又R₁=R₂，
故P=P₁+P₂=2P₁，則P₁=$\frac{1}{2}$P=$\frac{1}{2}$×1000W=500W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得發(fā)熱電阻R₁的阻值為：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{500W}$=96.8Ω；
（3）水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（100℃-20℃）=67200J
由Q=W=Pt得：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{Q}{P}$=$\frac{67200J}{1000W}$=67.2s．
答：（1）耐高溫，柔韌性好；
（2）發(fā)熱電阻R₁的阻值96.8Ω；
（3）需要的最短時間是67.2s．

點評 此題主要考查了用電器材料的選擇、利用電功率公式進行計算求解電阻和物質(zhì)吸熱以及電功率公式求時間，應該熟知公式注意單位的統(tǒng)一．