14. 阅读短文,回答问题。
即热式节能饮水机
即热式节能饮水机已在地铁站、学校、宾馆等公共场所广泛使用。图甲为某品牌即热式节能饮水机,其核心原理如图乙所示。烧开的水很烫,不能立即饮用,即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题。热交换套管的奥秘在于将进水管与出水管套在一起,利用进水外管中的冷水给出水内管中的开水降温,同时,进水外管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。
即热式节能饮水机的出水流量为2 L/min,若不计热量损失,则20 ℃的冷水经热交换套管后被预热成60 ℃的热水流进加热腔;同时,质量相等的100 ℃的开水从加热腔流进热交换套管,变成可供直接饮用的温开水流出。使用即热式节能饮水机喝水无需等待,即按即出。它具有待机零功耗的优点,比传统饮水机更节能,真正贯彻了绿色环保饮水的新理念。

(1)写出一条即热式节能饮水机的优点:
(2)进入即热式节能饮水机的冷水在热交换套管中被预热和在加热腔中被加热,分别是通过
A. 都是做功
B. 都是热传递
C. 做功和热传递
D. 热传递和做功
(3)即热式节能饮水机每分钟流出水的质量为
$[\rho_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3},\ c_{水}=4.2×10^{3}\ J/(kg· °C)]$
(4)若不计热量损失,则即热式节能饮水机提供的可直接饮用的温开水的温度是
即热式节能饮水机
即热式节能饮水机已在地铁站、学校、宾馆等公共场所广泛使用。图甲为某品牌即热式节能饮水机,其核心原理如图乙所示。烧开的水很烫,不能立即饮用,即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题。热交换套管的奥秘在于将进水管与出水管套在一起,利用进水外管中的冷水给出水内管中的开水降温,同时,进水外管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。
即热式节能饮水机的出水流量为2 L/min,若不计热量损失,则20 ℃的冷水经热交换套管后被预热成60 ℃的热水流进加热腔;同时,质量相等的100 ℃的开水从加热腔流进热交换套管,变成可供直接饮用的温开水流出。使用即热式节能饮水机喝水无需等待,即按即出。它具有待机零功耗的优点,比传统饮水机更节能,真正贯彻了绿色环保饮水的新理念。
(1)写出一条即热式节能饮水机的优点:
节能环保
。(2)进入即热式节能饮水机的冷水在热交换套管中被预热和在加热腔中被加热,分别是通过
B
(填字母)方式增加水的内能。A. 都是做功
B. 都是热传递
C. 做功和热传递
D. 热传递和做功
(3)即热式节能饮水机每分钟流出水的质量为
2
kg。若不计热量损失,则每分钟预热后的热水进入加热腔加热成开水的过程中,水吸收的热量是$3.36×10^5$
J。$[\rho_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3},\ c_{水}=4.2×10^{3}\ J/(kg· °C)]$
(4)若不计热量损失,则即热式节能饮水机提供的可直接饮用的温开水的温度是
60
℃。答案
14. (1)节能环保
(2)B
(3)2 $3.36×10^5$
(4)60
(2)B
(3)2 $3.36×10^5$
(4)60
解析
【分析】
本题围绕即热式节能饮水机的工作原理,考查热学相关知识。解题思路如下:
(1) 从短文中提取描述饮水机优点的语句即可;
(2) 明确改变内能的两种方式,判断两种过程的内能改变方式;
(3) 先根据出水流量计算水的体积,再用密度公式求质量,最后利用吸热公式计算热量;
(4) 不计热量损失时,冷水吸收的热量等于开水放出的热量,利用热平衡方程计算温开水温度。
【解析】
(1) 阅读短文可知,即热式节能饮水机具有待机零功耗、节能环保、无需等待等优点,写出其中一条即可。
(2) 冷水在热交换套管中被预热,是通过热传递(冷水吸收开水的热量)增加内能;在加热腔中被加热,是通过电加热器的热传递(电流产生的热量传递给水)增加内能,两种方式均为热传递,故选B。
(3) 每分钟流出水的体积$V=2\ \mathrm{L}=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,每分钟流出水的质量$m=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$;预热后的水从$60°\mathrm{C}$加热到$100°\mathrm{C}$,吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(100°\mathrm{C}-60°\mathrm{C})=3.36×10^5\ \mathrm{J}$。
(4) 不计热量损失,开水放出的热量等于冷水吸收的热量,且两者质量相等,设温开水温度为$t$,则$cm(100°\mathrm{C}-t)=cm(60°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})$,约去$cm$后解得$t=60°\mathrm{C}$。
【答案】
(1) 节能环保
(2) B
(3) $2$;$3.36×10^5$
(4) $60$
【知识点】
内能的改变、热量计算、密度公式应用
【点评】
本题结合生活实际考查热学基础知识点,将物理知识与生活应用结合,难度适中,需学生理解热传递、热量计算及热平衡原理。
【难度系数】
0.6
本题围绕即热式节能饮水机的工作原理,考查热学相关知识。解题思路如下:
(1) 从短文中提取描述饮水机优点的语句即可;
(2) 明确改变内能的两种方式,判断两种过程的内能改变方式;
(3) 先根据出水流量计算水的体积,再用密度公式求质量,最后利用吸热公式计算热量;
(4) 不计热量损失时,冷水吸收的热量等于开水放出的热量,利用热平衡方程计算温开水温度。
【解析】
(1) 阅读短文可知,即热式节能饮水机具有待机零功耗、节能环保、无需等待等优点,写出其中一条即可。
(2) 冷水在热交换套管中被预热,是通过热传递(冷水吸收开水的热量)增加内能;在加热腔中被加热,是通过电加热器的热传递(电流产生的热量传递给水)增加内能,两种方式均为热传递,故选B。
(3) 每分钟流出水的体积$V=2\ \mathrm{L}=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,每分钟流出水的质量$m=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$;预热后的水从$60°\mathrm{C}$加热到$100°\mathrm{C}$,吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(100°\mathrm{C}-60°\mathrm{C})=3.36×10^5\ \mathrm{J}$。
(4) 不计热量损失,开水放出的热量等于冷水吸收的热量,且两者质量相等,设温开水温度为$t$,则$cm(100°\mathrm{C}-t)=cm(60°\mathrm{C}-20°\mathrm{C})$,约去$cm$后解得$t=60°\mathrm{C}$。
【答案】
(1) 节能环保
(2) B
(3) $2$;$3.36×10^5$
(4) $60$
【知识点】
内能的改变、热量计算、密度公式应用
【点评】
本题结合生活实际考查热学基础知识点,将物理知识与生活应用结合,难度适中,需学生理解热传递、热量计算及热平衡原理。
【难度系数】
0.6
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