Question

9．阅读短文，回答问题：

如图甲是一种可调温蒸汽电熨斗，其说明书的部分内容如下：
产品特点：
具有干湿两用功能．干用功能是指在无水状态下，通过电加热管加热底板，底板温度上升，直接压烫衣物；湿用功能是指在蒸汽状态下熨烫．
自动恒温设置，针对不同面料可调节底板温度．
技术参数：
自身质量：1.3kg
额定功率：1000W
额定电压：220V
在额定电压下工作时能达到的最大喷气量：15g/min
（1）某师傅在用熨斗干烫衣服时，用了19N向下的力压熨斗，如果熨斗底板与衣服接触的面积为160cm²，在此过程中，衣服受到的压强为2000Pa．（g取10N/kg）
（2）用熨斗汽烫前先预热，使金属底板的温度从20℃升高到220℃，温控开关自动断开．已知金属底板的质量为1kg，金属底板的比热容为0.46×10³ J/（kg．℃）．则蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收的热量为9.2×10⁴J．
（3）设计生产电熨斗时，技术人员会根据不同部分的作用选用具有不同物理属性的材料．“水位观察窗”选用的材料应具有很好的透明度（填“硬度”、“延展性”或“透明度”）；用熨斗汽烫时，可以看到熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”，这是因为水先汽化后液化（上两格均填物态变化名称）形成的小水珠；某次使用时发现从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”，请你猜想可能的原因是水的温度未达到沸点，没有沸腾．
（4）若某次使用中，该电熨斗（额定电压下）在最大喷气量状态下工作时消耗的电能中只有70%被水吸收，则该状态下每克水喷出前吸收的热量是2800J．
（5）如图乙所示为自动调温电熨斗的电路图，右下方为温控部分，A为双金属片，由两层不同金属黏合而成，受热时二者膨胀的快慢不同．在未通电和低于预定温度时，双金属片A和静片B上的触点接通，指示灯L亮，电热丝R发热，当温度达到预定温度时，由于双金属片的金属层b（填“a”或“b”）膨胀较快，向左弯曲，电路断开，如图丙所示．调节调温旋钮C，使静片向左时，调温电熨斗的预定温度值将变高（填“高”或“低”）．
（6）近年来用一种主要成分为BaTiO₃被称为“PTC”的特殊材料作为发热体，既可省电，又能自动调温，避免了老产品采用双金属片制成的调温器温控质量不可靠的问题．如图丁是“PTC”材料的电阻随温度变化的关系图象，当发热体产生的热与向外散发的热平衡时，温度达到一个稳定值．由图象可以判定：通电后，PTC电熨斗的功率变化情况是先变大后变小，稳定时的温度应取T₁-T₂区间的某一值．

Answer 1

分析 （1）知道电熨斗的质量，利用G=mg求电熨斗的重力，电熨斗对衣服时的压力等于电熨斗重力加上师傅的压力，知道受力面积，利用压强公式p=$\frac{F}{S}$求衣服受到的压强；
（2）计算蒸汽电熨斗预热时底板吸收的热量Q，已知初温和末温、比热容、底板的质量，可以利用热量的计算公式Q=cm△t计算；
（3）根据题意可知水位观察窗应可以观察到水的位置据此分析其物理属性；熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”是从液态的水变成气态的水蒸气然后又变成液态的小水滴在空中形成的，然后根据从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”进行猜想；
（4）最大喷气量状态下工作时，先根据W=Pt求出每分钟消耗的电能，再根据转化效率求出水吸收的热量，最后求出每克水变成水蒸气吸收的热量；
（5）由图可知双金属片的金属层哪侧膨胀较快，金属片的伸缩能力是一定的据此分析调节调温旋钮C使静片向左时调温电熨斗预定温度值的变化；
（6）由图可知，材料的电阻随温度变化的关系，根据功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得出功率变化情况；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知道，在T₁-T₂区间，当R变大时，P变小；当R变小时，P变大，使得P稳定在某一值、温度稳定在某一值；

解答 解：
（1）电熨斗对衣服的压力：
F=G+F_压=mg=mg+F_压=1.3kg×10N/kg+19N=32N，
对衣服的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{32N}{1.6×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2000Pa；
（2）蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收的热量：
Q_吸=cm△t=0.46×10³J/（kg•℃）×1kg×（220℃-20℃）=9.2×10⁴J；
（3）能观察到熨斗中的水位，应用透明度很好的材料制造“水位观察窗”；
熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”是从液态的水变成气态的水蒸气然后又变成液态的小水滴在空中形成的，故发生的物体变化为先汽化后液化；
从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”说明水未汽化，故猜想水的温度未达到沸点，没有沸腾．
（4）最大喷气量状态下工作时：
每分钟消耗的电能W=Pt=1000W×60s=60000J，
15g水吸收的热量Q=Wη=60000J×70%=42000J，
每克水变成水蒸气吸收的热量：
Q′=$\frac{4200J}{15}$=2800J；
（5）由图乙可知，在温度升高时，b测金属层膨胀较快，向左弯曲，电路断开；
若调节图中的旋钮C，使静片向左移动一些，则双金属片要向左弯曲得更多才能使电路断开，这时对应所需的温度更高，即调温电熨斗的设定温度值将提高；
（6）由图可知，材料的电阻随温度的变化先变小、后变大，根据功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得出功率先变大、后变小；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知道，在T₁-T₂区间，当R变大时，P变小；当R变小时，P变大，使得P稳定在某一值、温度稳定在某一值．
故答案为：
（1）2000；（2）9.2×10⁴；（3）透明度；汽化；液化；水的温度未达到沸点，没有沸腾；
（4）2800；（5）b；高；（6）先变大后变小；T₁-T₂．

点评 本题考查了压强的计算、热量的计算和物态的变化以及电功的计算，关键是会分析物体热胀冷缩和温度的关系，考查了学生提取有用信息的能力，是一道好题．