搜搜做题作业网逻辑理论
来源：学生作业帮 编辑：搜搜做题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/03 12:58:48
淋雨用水的流量约为10L/min，合适的水温为50摄氏度，用水时间为4min。电热淋浴器有两种设计，一种是淋浴室电流直接对于流动的水加热，另一种是备有水箱，待水箱中的水加热至合适的温度后再淋浴，加热前的水温为20摄氏度。（1）请根据上面提供的数据论证，第一种不适合大多数家庭的供电电路。（2）如果水箱里的水恰好够一个人淋浴用，供电电路允许的最大电流为10A，电加热的效率为80%，这种条件下把水箱中的水加热最少需要多长时间？
解题思路： 电流的热效应
解题过程：
解：（1）淋浴器每min用水体积：
V=10L/min×1min=10L=10-2m3，
每min用水质量：
m1=ρV=1×103kg/m3×10-2m3=10kg，
4min用水质量：
m=4m1=4×10kg=40kg，
一次淋浴需要4min，水从20℃升高到50℃需要吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（50℃-20℃）=5.04×106J，
至少消耗的电能：
W电=5.04×106J，
电路提供的电功率：
P=W /t =5.04×106J /4×60s =21000W，
此时电路中的电流：
I=P/ U =21000W /220V ≈95.5A，
一般家庭电路不可能达到95.5A的电流，所以电流直接对流动的水加热不适合；
（2）由（1）知道水箱中水加热到50℃吸收的热量：
Q吸=5.04×106J，
由题知，W电′×80%=Q吸，
消耗的电能：
W电′=Q吸/ 80% =5.04×106J /80% =6.3×106J，
∵W电=UIt，
即：6.3×106J=220V×10A×t，
∴t≈2864s．
答：（1）第一种设计需要的电流约为95.5A，这是一般家庭电路所不能达到的；
（2）把水箱中的水加热需要2864s．
最终答案：略
解题过程：
解：（1）淋浴器每min用水体积：
V=10L/min×1min=10L=10-2m3，
每min用水质量：
m1=ρV=1×103kg/m3×10-2m3=10kg，
4min用水质量：
m=4m1=4×10kg=40kg，
一次淋浴需要4min，水从20℃升高到50℃需要吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（50℃-20℃）=5.04×106J，
至少消耗的电能：
W电=5.04×106J，
电路提供的电功率：
P=W /t =5.04×106J /4×60s =21000W，
此时电路中的电流：
I=P/ U =21000W /220V ≈95.5A，
一般家庭电路不可能达到95.5A的电流，所以电流直接对流动的水加热不适合；
（2）由（1）知道水箱中水加热到50℃吸收的热量：
Q吸=5.04×106J，
由题知，W电′×80%=Q吸，
消耗的电能：
W电′=Q吸/ 80% =5.04×106J /80% =6.3×106J，
∵W电=UIt，
即：6.3×106J=220V×10A×t，
∴t≈2864s．
答：（1）第一种设计需要的电流约为95.5A，这是一般家庭电路所不能达到的；
（2）把水箱中的水加热需要2864s．
最终答案：略