Question

6．如圖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，其性能指標如表所示．

額定電壓	額定加熱功率	指示功率	袋內(nèi)沖水	自動斷電溫度
220V	500W	0.2W	1kg	65°C

（1）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，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；
（2）當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•℃）]
（3）當熱水袋的實際電壓為110V時，它的實際功率是多大？（假設(shè)發(fā)熱體的電阻保持不變）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知指示燈熄滅時的溫度，又知道水的質(zhì)量、初溫和比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）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；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析實際電壓為110V時的實際功率．

解答 解：
（1）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；
（2）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：
Q_吸=cm（t-t₀）=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%；
（3）發(fā)熱體的電阻保持不變，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知當實際電壓110V時，電壓為額定電壓的$\frac{1}{2}$，則P_實=$\frac{1}{4}$P_額=$\frac{1}{4}$×500W=125W．
故答案為：
（1）串聯(lián)；
（2）水吸收的熱量2.1×10⁵J，電熱水袋的發(fā)熱效率70%；
（3）實際電壓為110V時，它的實際功率是125W．

點評 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．