Question

16．如圖21甲所示是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的結(jié)構(gòu)示意圖，其性能指標(biāo)如表所示．

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	500W	≤0.2W	1kg	65℃

（1）由題意可知，紅色指示燈L的電阻比發(fā)熱體R的電阻要大（選填“大”或“小”）得多；
（2）為了使用電熱水袋更加安全，有的電熱水袋里使用雙重溫控開關(guān)保護(hù)，也就是把兩個溫控開關(guān)串聯(lián)（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）起來使用；
（3）江華家電熱淋浴器正常工作時的電阻是多大？
（4）當(dāng)熱水袋原來的溫度是15℃時，在額定電壓下加熱10min指示燈就熄滅了，求此過程中水吸收的熱量和電熱水袋的發(fā)熱效率．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）由圖可見，紅色指示燈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）兩開關(guān)串聯(lián)時，相互影響，必須都閉合電路才能工作，并聯(lián)時，互不影響，閉合任何一個都能使電路工作；
（3）根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電熱淋浴器正常工作時的電阻；
（3）像根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量，然后根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，再利用η=$\frac{Q}{W}$求出電熱水袋的效率．

解答 解：（1）由圖可見，紅色指示燈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，
由電功率的計算P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，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）因?yàn)殡姛崴�袋里使用雙重溫控開關(guān)，也就是說只有這兩個開關(guān)都閉合時，電熱袋才可以工作，
因此這兩個開關(guān)是串聯(lián)的；
（3）電熱淋浴器正常工作時的電阻：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{500W}$=96.8Ω；
（4）水吸收的熱量：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（65℃-15℃）=2.1×10⁵J；
消耗的電能：W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J；
則電熱水袋的發(fā)熱效率：
η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
故答案為：（1）大；（2）串聯(lián)；
（3）江華家電熱淋浴器正常工作時的電阻是96.8Ω；
（4）水吸收的熱量為2.1×10⁵J；
電熱水袋的發(fā)熱效率為70%．

點(diǎn)評 本題由電熱水袋入手考查相關(guān)的物理知識，熟練應(yīng)用電功率公式、吸熱公式、電功公式和效率公式是關(guān)鍵，同時要注意從表格中得出相關(guān)的信息．