Question

18．小明对常见的电热水袋进行了研究，发现其电路如图所示，其性能指标如下表所示，请回答下列问题：

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．C

（1）由题意可知，红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要大（选填“大”或“小”）得多，你判断的理由是：电压相等的情况下，功率P大的，电阻R反而小
（2）为了使用电热水袋更加安全，有的点热水袋里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关串联（选填“串联”或“并联”）起来使用；
（3）当热水袋原来的温度是15°C时，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，请计算此过程中电热水袋的发热效率为70%．

Answer 1

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=$\frac{{U}^{2}}{R}$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=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%就可以求出电热水袋的发热效率．

解答 解：
（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=$\frac{{U}^{2}}{R}$，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．
（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．
（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：
W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J，
则该电热水袋的发热效率为：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
故答案为：（1）大；电压相等的情况下，功率P大的，电阻R反而小；（2）串联；（3）70%．

点评 本题由电热水袋入手考查相关的物理知识，体现了物理与生活实际的联系，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．