Question

如圖甲所示是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的結構示意圖，其性能指標如下表所示．

額定電壓	額定加熱功率	指示功率	袋內充水	自動斷電溫度
220V	500W	≤0.2W	1kg	65℃

（1）由題意可知，紅色指示燈L的電阻比發熱體R的電阻要______（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保護，也就是把兩個溫控開關______（選填“串聯”或“并聯”）起來使用；
（3）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，則此過程中水吸收的熱量是______ J，電熱水袋的發熱效率為______．[c_水=4.2×10³J/]．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可見，紅色指示燈L和發熱體R是并聯的，兩電阻兩端的電壓相等，根據公式P=分析兩電阻阻值的大小；
（2）兩開關串聯時，相互影響，必須都閉合電路才能工作，并聯時，互不影響，閉合任何一個都能使電路工作；
（3）根據熱量的計算公式Q=cm△t計算出水吸收的熱量，根據W=Pt計算出消耗的電能，根據η=×100%就可以求出電熱水袋的發熱效率．
解答：解：（1）由圖可見，紅色指示燈L和發熱體R是并聯的，兩端電壓相等，發熱體的功率要比指示燈的功率大得多，根據電功率的計算P=，在電壓U相等的情況下，功率P大的，電阻R反而小，因此發熱體的電阻要小于指示燈的電阻．
故答案為：大．
（2）因為電熱水袋里使用雙重溫控開關，也就是說只有這兩個開關都閉合時，電熱袋才可以工作，因此這兩個開關是串聯的．
故答案為：串聯．
（3）熱水袋中的水的質量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．
消耗的電能是
W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J
則該電熱水袋的發熱效率為η=×100%=×100%=70%．
故答案為：2.1×10⁵；70%．
點評：本題由電熱水袋入手考查相關的物理知識，尤其是最后一問求發熱袋的效率是解題的難點，關鍵是對公式的把握．