Question

6．如图为一款利用高温水蒸气烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱装水量最多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）甲这款挂烫机大档位的加热功率是1100W，小档位的加热功率是484W．
（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时间是63s．[水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）水蒸气遇冷时会发生液化现象，液化放热；
（2）如果选择甲电路，当开关旋至1、2之间时，电路为R₂的简单电路，此时的电路中的电流最大，根据欧姆定律求出电路中的最大电流；如果选择乙电路，当开关旋至1、2之间时，R₁、R₂并联，此时电路中电流最大，根据并联电路的特点和欧姆定律求出电路中的最大电流；
（3）甲挂烫机大功率挡工作时，根据P=UI求出其功率；挂烫机小功率挡工作时，R₁、R₂串联，根据电阻的串联和P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其功率；
（4）知道水的质量和初温、末温以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量，不考虑热损失时，需要的加热时间最短，根据P=$\frac{W}{t}$求出所需的最短时间．

解答 解：（1）高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服时迅速由气态变成液态是液化现象，液化要放出大量的热，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，电路为R₂的简单电路，此时的电路中的电流最大，
则电路中的最大电流：
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，此时电路中电流最大，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，
所以，电路中的最大电流：
I_大′=I₁+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{56Ω}$+$\frac{220V}{44Ω}$≈3.9A+5A=8.9A；
（3）甲挂烫机大功率挡工作时，电路中电流为5A，此时的功率：
P₁=UI_大=220V×5A=1100W；
挂烫机小功率挡工作时，R₁、R₂串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时的功率：
P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{56Ω+44Ω}$=484W；
（4）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃-25℃）=6.93×10⁴J，
不考虑热损失时，需要的加热时间最短，由P=$\frac{W}{t}$得，所需的最短时间：
t=$\frac{W}{{P}_{1}}$=$\frac{{Q}_{吸}}{{P}_{1}}$=$\frac{6.93×1{0}^{4}J}{1100W}$=63s．
故答案为：（1）液化；（2）5；8.9；（3）1100；484；（4）63．

点评 本题考查了物体的变化和串并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式、吸热公式、电功公式的综合应用等，涉及到到的知识点较多，综合性强，有一定难度．