14.某款家用蒸汽掛燙衣機(圖甲)的工作原理簡圖如圖乙所示,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.水箱中一部分水通過進水閥門進入電熱杯加熱至沸騰,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.為了便于移動,它底部裝有四個輪子,其一個大輪子與地面的接觸面積為3cm2,一個小輪子與地面的接觸面積為2.5cm2.蒸汽掛燙衣機部分參數(shù)如下表.請解答:
高檔發(fā)熱功率880W
額定電壓220V
水箱容積2L
掛燙機凈重4.6kg
(1)用來制作蒸汽軟管的材料應(yīng)具有什么樣的物理特點或性質(zhì)?
請寫出兩點①耐高溫  ②質(zhì)量;
(2)水箱裝滿水并如圖甲放置時蒸汽掛燙衣機對地板的壓強.
(3)發(fā)熱電阻R1的阻值.
(4)在沒有熱量損失的情況下,將電熱杯內(nèi)0.25kg、20℃的水加熱到100℃所需的最短時間是多少?
[c=4.2×103J/(kg•℃),ρ=1.0×103kg/m3,計算結(jié)果保留一位小數(shù)].

分析 (1)根據(jù)使用要求和所處環(huán)境分析材料的特點或性質(zhì);
(2)水箱裝滿水時蒸汽掛燙衣機對地板的壓力等于水的重力加上掛燙機的重力,已知它底部裝有四個輪子,其一個大輪子與地面的接觸面積為3cm2,一個小輪子與地面的接觸面積為2.5cm2,可求得總面積,再利用p=$\frac{F}{S}$可求得蒸汽掛燙衣機對地板的壓強;
(3)當(dāng)處于高溫檔位時,兩個電阻并聯(lián),當(dāng)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;
(4)利用Q=cm△t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、質(zhì)量小、柔韌性好等特點;
(2)水箱裝滿水時,水的重:G=mg=ρVg=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N,
掛燙機的重力:G=mg=4.6kg×10N/kg=46N,
整個掛燙機對地面的壓力:F=G=46N+20N=66N,
根據(jù)題意可得受力面積:S=(3cm2+2.5 cm2)×2=11cm2=1.1×10-3m2
燙衣機對地板的壓強:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{66N}{1.1×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=6×104Pa;
(3)當(dāng)處于高溫檔時,總功率最大,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,總電阻最小,此時兩電阻并聯(lián);
又R1=R2,并聯(lián)電壓相等,所以兩電阻消耗的功率相等,即P1=P2 ,
則高溫擋的總功率P高溫=P1+P2=2P1,
則P1=$\frac{1}{2}$P高溫=$\frac{1}{2}$×880W=440W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得發(fā)熱電阻R1的阻值:
R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{440W}$=110Ω;
(4)電熱杯內(nèi)水吸收的熱量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.25kg×(100℃-20℃)=8.4×104J;
在沒有熱量損失的情況下,由Q=W=Pt得加熱時間:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{880W}$≈95.5s.
答:(1)①耐高溫;②質(zhì)量;( 或密度小、彈性好、易彎折、柔韌性好,合理即可)        
(2)水箱上滿水后如圖時蒸汽掛燙衣機對地板的壓強為6×104Pa.
(3)發(fā)熱電阻R1的阻值為110Ω.
(4)在無熱損失的情況下,將電熱杯內(nèi)0.25kg、20℃的水加熱到100℃需要的最短時間是95.5s.

點評 此題主要考查了用電器材料的選擇、壓力和壓強的計算、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(yīng)該熟知公式注意單位的統(tǒng)一.

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(1)圖ad兩個實驗形成實驗現(xiàn)象的原因相同,實驗表明:分子在永不停息的做無規(guī)則運動;
(2)圖be兩個實驗形成實驗現(xiàn)象的原因相同,實驗表明:分子間存在引力.

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