Question

20．某型号暖手宝正常工作时，袋内装有的0.3kg的水由15℃加热到75℃耗时3min，若暖手宝的热效率为70%，水的比热容为4.2×10³J/（ kg•℃），
求：（1）加热过程中水吸收的热量；
（2）加热过程中消耗的电能；
（3）暖手宝的工作电路如图所示，不考虑指示灯的电功率，则发热体的额定功率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知水的质量和初温、末温以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出加热过程中消耗的电能；
（3）暖手宝正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=$\frac{W}{t}$求出发热体的额定功率．

解答 解：（1）加热过程中水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.3kg×（75℃-15℃）=7.56×10⁴J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{7.56×1{0}^{4}J}{70%}$=1.08×10⁵J；
（3）因用电器正常工作时的功率和额定功率相等，
所以，暖手宝的额定功率：
P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{1.08×1{0}^{5}J}{3×60s}$=600W．
答：（1）加热过程中水吸收的热量为7.56×10⁴J；
（2）加热过程中消耗的电能为1.08×10⁵J；
（3）发热体的额定功率是600W．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，涉及到吸热公式、效率公式、电功率公式的应，便于激发学生探究物理现象的兴趣，体现了新课标的要求，属于中考热点题目．