Question

13．某款家用蒸汽掛燙機(jī)（如圖甲）的工作原理如圖乙所示，發(fā)熱電阻R₁、R₂的阻值均為100Ω，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)關(guān)、低檔、高檔的轉(zhuǎn)換．使用時(shí)，水箱中一部分水通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入電熱杯受熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣從噴頭噴出熨燙衣服．已知電熱杯內(nèi)水的質(zhì)量為0.2kg，初溫為20℃．電源電壓U=220V，水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）電熱杯內(nèi)的水加熱到100℃需要多少熱量？
（2）若掛燙機(jī)的加熱效率為80%，將杯內(nèi)水燒開(kāi)需要的最短時(shí)間．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)用熱量公式可以求出水吸收的熱量．
（2）當(dāng)掛燙機(jī)處于高檔即兩加熱電阻并聯(lián)時(shí)加熱時(shí)間最短，應(yīng)用電功公式求出最短加熱時(shí)間．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（100℃-20℃）=67200J；
（2）當(dāng)兩電阻并聯(lián)時(shí)掛燙機(jī)的功率最大，加熱時(shí)間最短，
則：Q=（$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$）tη，即：67200J=（$\frac{（220V）^{2}}{100Ω}$+$\frac{（220V）^{2}}{100Ω}$）×t×80%，
解得t≈86.8s；
答：（1）電熱杯內(nèi)的水加熱到100℃需要67200J的熱量．
（2）若掛燙機(jī)的加熱效率為80%，將杯內(nèi)水燒開(kāi)需要的最短時(shí)間為86.8s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求水吸收的熱量、求加熱時(shí)間，應(yīng)用熱量公式、電功公式即可解題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)是解題的關(guān)鍵．