Question

7．如圖甲是一種常見的密封式電熱水袋，圖乙是它的簡化電路圖，其性能指標(biāo)如下表．

額定電壓	額定加熱功率	指示功率	袋內(nèi)充水	自動斷電溫度
220V	400W	≤0.2W	1L	65℃

（1）發(fā)熱體R的電阻比指示燈L的電阻要�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保┑枚啵�
（2）將熱水袋中初溫為5℃的水加熱至65℃，需吸收多少熱量？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若加熱過程歷時(shí)12min，則電熱轉(zhuǎn)化效率是多少？

Answer 1

分析 （1）由圖可見，指示燈L和發(fā)熱體R是并聯(lián)的，兩電阻兩端的電壓相等，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析兩電阻阻值的大小；
（2）知道水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，利用Q_吸=cm（t-t₀）計(jì)算出水吸收的熱量；
（3）根據(jù)W=Pt計(jì)算出消耗的電能，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電熱轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）由圖可見，指示燈L和發(fā)熱體R是并聯(lián)的，兩端電壓相等，發(fā)熱體的功率要比指示燈的功率大得多，
根據(jù)電功率的計(jì)算P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，在電壓U相等的情況下，功率P大的，電阻R反而小，因此發(fā)熱體的電阻要小于指示燈的電阻；
（2）熱水器中裝滿水時(shí)，水的體積：
V=1L=1dm³=1×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（65℃-5℃）
=2.52×10⁵J；
（2）消耗的電能：
W=Pt′=400W×12×60s=2.88×10⁵J，
電熱轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.52×1{0}^{5}J}{2.88×1{0}^{5}J}$×100%=87.5%．
答：（1）��；
（2）將熱水袋中初溫為5℃的水加熱至65℃，需吸收2.52×10⁵J的熱量；
（3）若加熱過程歷時(shí)12min，則電熱轉(zhuǎn)化效率是87.5%．

點(diǎn)評 本題考查了電功率公式、密度公式、吸熱公式、電功公式和效率公式的綜合應(yīng)用，從表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵，計(jì)算過程要注意單位的換算．