Question

19．某款能瞬間加熱飲水的直飲機(jī)，可提供冷、溫、熱三種水，適用于學(xué)校、車站等公共場(chǎng)所．直飲機(jī)有5道過濾裝置除去水中雜質(zhì)，可直接飲用的冷水，熱水隨用隨開，它的銘牌如下表所示：
（1）若將直飲機(jī)接入220V的電路中，加熱器的實(shí)際功率是多少？（忽略溫度對(duì)電阻的影響）
（2）直飲機(jī)在額定電壓下工作時(shí)，若熱水的流量是5L/min，不及熱量流失，流過加熱器的水溫會(huì)升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]
（3）若想提高直飲機(jī)的加熱速度，把加熱器的功率提高到14kW，在原電路基礎(chǔ)上，應(yīng)怎樣改裝電路？通過計(jì)算說明．

額定電壓380V	加熱器額定功率12kW
凈重100kg	熱水流量4.2--5L/min
最大容積100L	開水溫度97--98℃

Answer 1

分析 （1）直飲機(jī)的銘牌信息可知直飲機(jī)的額定電壓及額定電流，則由功率公式可求得直飲機(jī)的電阻，再由功率公式可求得直飲機(jī)的實(shí)際功率．
（2）直飲機(jī)在額定電壓下工作時(shí)，根據(jù)W=Pt可求得消耗的電能，再利用W=Q=cm△t可求得水溫會(huì)升高度數(shù)．
（3）當(dāng)并聯(lián)一個(gè)電阻時(shí)，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，加熱器的功率可以提高．

解答 解：（1）直飲機(jī)的額定電壓U₁=380V； 額定功率P₁=12kW=12000W；
則由功率公式可得：直飲機(jī)的電阻R=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{{（380V）}^{2}}{12000W}$=$\frac{361}{30}$Ω；
則當(dāng)電壓為220V時(shí)，直飲機(jī)的實(shí)際功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{\frac{361}{30}Ω}$≈4022W；
（2）W=Pt=1.2×10⁴×60s=7.2×10⁵J，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3kg=5kg，
W=Q=cm△t，可得
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{7.2×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×5kg}$≈34.3℃，
（3）把加熱器的功率提高到14kW，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)電阻，
R_并=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加}}$=$\frac{{（380V）}^{2}}{1.4×1{0}^{4}W-1.2×1{0}^{4}W}$=72.2Ω．
答：（1）若將直飲機(jī)接入220V的電路中，加熱器的實(shí)際功率是4022W；
（2）不及熱量流失，流過加熱器的水溫會(huì)升高34.3℃；
（3）在原電路基礎(chǔ)上，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)72.2Ω的電阻．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、電功率的公式的掌握和運(yùn)用，要求靈活運(yùn)用W=Pt計(jì)算用電器消耗電能，是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活實(shí)際相聯(lián)系，屬于中考常見題型．