Question

6．如图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	袋内冲水	自动断电温度
220V	500W	0.2W	1kg	65°C

（1）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；
（2）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•℃）]
（3）当热水袋的实际电压为110V时，它的实际功率是多大？（假设发热体的电阻保持不变）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）由表格数据可知指示灯熄灭时的温度，又知道水的质量、初温和比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）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；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析实际电压为110V时的实际功率．

解答 解：
（1）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；
（2）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：
Q_吸=cm（t-t₀）=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%；
（3）发热体的电阻保持不变，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知当实际电压110V时，电压为额定电压的$\frac{1}{2}$，则P_实=$\frac{1}{4}$P_额=$\frac{1}{4}$×500W=125W．
故答案为：
（1）串联；
（2）水吸收的热量2.1×10⁵J，电热水袋的发热效率70%；
（3）实际电压为110V时，它的实际功率是125W．

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．