Question

如图甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如下表所示．

额定电压	额定加热功率	指示功率	袋内充水	自动断电温度
220V	500W	≤0.2W	1kg	65℃

（1）由题意可知，红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要　  　（选填“大”或“小”）得多；

（2）为了使用电热水袋更加安全，有的电热水袋里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关　    　（选填“串联”或“并联”）起来使用；

（3）当热水袋原来的温度是15℃时，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，则此过程中水吸收的热量是　     　 J，电热水袋的发热效率为　      　．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

 

Answer 1

【答案】

2.1×10⁵；70%

【解析】

试题分析：（1）由图可见，红色指示灯L和发热体R是并联的，两电阻两端的电压相等，根据公式P=分析两电阻阻值的大小；

（2）两开关串联时，相互影响，必须都闭合电路才能工作，并联时，互不影响，闭合任何一个都能使电路工作；

（3）根据热量的计算公式Q=cm△t计算出水吸收的热量，根据W=Pt计算出消耗的电能，根据η=×100%就可以求出电热水袋的发热效率．

（1）由图可见，红色指示灯L和发热体R是并联的，两端电压相等，发热体的功率要比指示灯的功率大得多，根据电功率的计算P=，在电压U相等的情况下，功率P大的，电阻R反而小，因此发热体的电阻要小于指示灯的电阻．

故答案为：大．

（2）因为电热水袋里使用双重温控开关，也就是说只有这两个开关都闭合时，电热袋才可以工作，因此这两个开关是串联的．

故答案为：串联．

（3）热水袋中的水的质量m=1kg，温度从15℃升高到65℃，此过程中水吸收的热量是

Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（65℃﹣15℃）=2.1×10⁵J．

消耗的电能是

W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J

则该电热水袋的发热效率为η=×100%=×100%=70%．

考点：串联电路和并联电路的辨别；能量利用效率；热量的计算；焦耳定律

点评：本题由电热水袋入手考查相关的物理知识，尤其是最后一问求发热袋的效率是解题的难点，关键是对公式的把握．