Question

16．如图21甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示．

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℃

（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；
（2）为了使用电热水袋更加安全，有的电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）江华家电热淋浴器正常工作时的电阻是多大？
（4）当热水袋原来的温度是15℃时，在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了，求此过程中水吸收的热量和电热水袋的发热效率．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

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R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出电热淋浴器正常工作时的电阻；
（3）像根据Q=cm△t求出水吸收的热量，然后根据W=Pt求出消耗的电能，再利用η=$\frac{Q}{W}$求出电热水袋的效率．

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，
由电功率的计算P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，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）电热淋浴器正常工作时的电阻：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{500W}$=96.8Ω；
（4）水吸收的热量：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；
则电热水袋的发热效率：
η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
故答案为：（1）大；（2）串联；
（3）江华家电热淋浴器正常工作时的电阻是96.8Ω；
（4）水吸收的热量为2.1×10⁵J；
电热水袋的发热效率为70%．

点评 本题由电热水袋入手考查相关的物理知识，熟练应用电功率公式、吸热公式、电功公式和效率公式是关键，同时要注意从表格中得出相关的信息．