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物理必考小华家需要安装一个电热淋浴器.一般淋浴用水的流量约为8 升/

2024-01-13 15:48:45信息公告188

小华家需要安装一个电热淋浴器.一般淋浴用水的流量约为8 升/分钟(约1.33×10-4m3/s),淋浴时问可按5min计算,合适的水温约为45℃.电热淋浴器有甲、乙两种类型.甲类型没有水箱,电热淋浴器与水管相连,直接对流动的水加热;乙类型有水箱,待水箱中的水加热至45℃后再淋浴.小华家供电电路的额定电压为220V,允许通过的最大电流为20A.假设电流所产生的热量全部用来使水升温,加热前的水温为20℃,请你根据以上条件判断,下列儿种说法正确的是tqd物理好资源网(原物理ok网)

A.只有甲类型的电热淋浴器适合小华家的供电电路tqd物理好资源网(原物理ok网)

B.只有乙类型的电热淋浴器适合小华家的供电电路tqd物理好资源网(原物理ok网)

C.甲类型的电热淋浴器所需要的最小电流为10Atqd物理好资源网(原物理ok网)

D.在小华家的供电电路允许的前提下,乙类型的电热淋浴器使40kg水温度升高25℃,至少需要约16mintqd物理好资源网(原物理ok网)

试题答案

BDtqd物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

根据淋浴时间求出淋浴需要水的体积,再根据密度公式求出淋浴需要(加热)水的质量,知道水的初温和末温、水的比热容,利用吸热公式计算水吸收的热量;tqd物理好资源网(原物理ok网)

求甲类型电热水器工作时的电流:由题知,电流所产生的热量全部用来使水升温,即Q=W,再利用W=UIt求出此时电路中的电流,看是否超过20A,分析能否使用;tqd物理好资源网(原物理ok网)

先求出使40kg水温度升高25℃需要的热量,在小华家的供电电路允许的前提下,取最大工作电流I=20A,因为Q=W=UIt,求出加热时间,进行判断.tqd物理好资源网(原物理ok网)

解答:(1)淋浴需要水的体积:tqd物理好资源网(原物理ok网)

v=8L/min×5min=40L=40×10-3m3tqd物理好资源网(原物理ok网)

水的质量:tqd物理好资源网(原物理ok网)

m=ρv=1×103kg/m3×40×10-3m3=40kg,tqd物理好资源网(原物理ok网)

水吸收的热量:tqd物理好资源网(原物理ok网)

Q=cm△ttqd物理好资源网(原物理ok网)

=4.2×103J/(㎏?℃)×40kg×(45℃-20℃)tqd物理好资源网(原物理ok网)

=4.2×106Jtqd物理好资源网(原物理ok网)

(2)由题知:Q=W=UIt,tqd物理好资源网(原物理ok网)

甲类型电热水器工作时的电流:tqd物理好资源网(原物理ok网)

I===63.6A>20A,tqd物理好资源网(原物理ok网)

∴小华家不能使用甲类型电热水器,故A、C错,B正确;tqd物理好资源网(原物理ok网)

(3)上面求出了使40kg水温度升高25℃需要的热量Q=4.2×106J,tqd物理好资源网(原物理ok网)

Q=W=UI′t′,tqd物理好资源网(原物理ok网)

若电路中的电流最大I=20A,产生同样的热量用时间最少,tqd物理好资源网(原物理ok网)

使用乙类型的电热淋浴器需要的时间:tqd物理好资源网(原物理ok网)

t′==≈954.5s≈16min,故D正确.tqd物理好资源网(原物理ok网)

故选B、D.tqd物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,综合考查了热量的计算、电功的计算,与生活相联系,灵活选用公式是关键.tqd物理好资源网(原物理ok网)