Question

18．小明對常見的電熱水袋進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其電路如圖所示，其性能指標(biāo)如下表所示，請回答下列問題：

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．C

（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，你判斷的理由是：電壓相等的情況下，功率P大的，電阻R反而小
（2）為了使用電熱水袋更加安全，有的點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）當(dāng)熱水袋原來的溫度是15°C時，在額定電壓下加熱10min指示燈就熄滅了，請計算此過程中電熱水袋的發(fā)熱效率為70%．

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��；
（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)熱量的計算公式Q=cm△t計算出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt計算出消耗的電能，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%就可以求出電熱水袋的發(fā)熱效率．

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，根據(jù)電功率的計算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）因為電熱水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）熱水袋中的水的質(zhì)量m=1kg，溫度從15℃升高到65℃，此過程中水吸收的熱量是：
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，
則該電熱水袋的發(fā)熱效率為：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
故答案為：（1）大；電壓相等的情況下，功率P大的，電阻R反而��；（2）串聯(lián)；（3）70%．

點評 本題由電熱水袋入手考查相關(guān)的物理知識，體現(xiàn)了物理與生活實際的聯(lián)系，尤其是最后一問求發(fā)熱袋的效率是解題的難點，關(guān)鍵是對公式的把握．