Question

4．如图甲所示是某品牌家用电熨斗，其质量为1.2kg，平放时与桌面的接触面积为120cm²，图乙是这种家用电熨斗的原理电路图（额定电压为220V）．定值电阻R₀=110Ω，R是可变电阻（调温开关），其最大电阻为192.5Ω，且电阻值均不受温度影响．（g=10N/Kg）求：
（1）电熨斗平放在水平桌面时对桌面的压强是1000Pa；
（2）该电熨斗工作时的最小总功率是160W；
（3）假设电熨斗每秒钟散发的总的热量Q跟电熨斗底部表面温度的关系如图丙所示，现在使用该电熨斗来熨烫毛料西服，熨斗底部表面温度的调节范围是80℃-240℃．
（4）用熨斗前先预热，经过4min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0.46×10³J/（kg．℃）．则电熨斗预热过程中加热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）电熨斗对水平桌面的压力等于它的重力，由压强公式可以求出电熨斗对水平桌面的压强．
（2）电源电压一定，电路总电阻最大时，电熨斗功率最小，应用电功率公式可以求出最小功率．
（3）由功率公式求出电熨斗的功率范围，利用Q=W=Pt计算出每秒钟的放出热量范围，然后由图丙所示图象可得出电熨斗工作时温度的调节范围．
（4）由W=Pt求出电熨斗消耗的电能，由热量公式求出电熨斗吸收的热量，然后由效率公式求出效率．

解答 解：（1）电熨斗对水平桌面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{1.2kg×10N/kg}{120×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1000Pa；
（2）滑动变阻器阻值全部接入电路时，电熨斗功率最小，
P_最小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}+{R}_{最大}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{110Ω+192.5Ω}$=160W；
（3）滑动变阻器接入电路的阻值为零时，
电熨斗功率最大，P_最大=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{110Ω}$=440W，
电熨斗工作时的功率变化范围是160W～440W，
每秒钟产生的热量Q=W=Pt，
电熨斗工作时每秒钟的放出热量范围160J～440J，
由图丙所示可知，电熨斗底部表面温度的调节范围是80℃～240℃；
（4）电熨斗消耗的电能：W=Pt=440W×60s×4=1.056×10⁵J，
电熨斗底板吸收的热量：
Q_吸=cm△t=0.46×10³J/（㎏•℃）×1kg×（220℃-20℃）=9.2×10⁴J，
电熨斗的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{9.2×1{0}^{4}J}{1.056×1{0}^{5}J}$×100%≈87.12%；
故答案为：（1）1000；（2）160；（3）80；240；（4）电熨斗预热过程中加热效率是87.12%．

点评 本题考查了压强公式、电功率公式、电阻串联特点的灵活应用，关键是会分析电熨斗的最大和最小电功率，难点是求出每秒钟散发的热量，并从表中得出对应的温度．