Question

（2013?安陽二模）如圖甲所示是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的結(jié)構(gòu)示意圖，其性能指標(biāo)如下表所示．

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

（1）電熱水袋內(nèi)充的是水，主要是利用了水的

比熱容

大的性質(zhì)．
（2）由題意可知，紅色指示燈L的電阻比發(fā)熱體R的電阻要

大

（選填“大”或“小”）得多．
（3）熱水袋中水的初始溫度是15℃時，在額定電壓下加熱10min后，達(dá)到設(shè)定溫度，溫控開關(guān)自動斷開，指示燈熄滅．求此過程中水吸收的熱量．[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（4）電熱水袋的加熱效率是多少（指示燈耗電忽略不計）？
（5）當(dāng)用電高峰時，若實際電壓只有200V，該電熱水袋的實際功率為多少（發(fā)熱體電阻R不變，結(jié)果保留整數(shù)）？

Answer 1

分析：（1）對水的比熱容大的理解：相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少；升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；
（2）已知指示燈L的電阻比發(fā)熱體R的額定電壓和額定功率，根據(jù)R=

U2

P

可知兩電阻的大小關(guān)系；
（3）利用表格中的數(shù)據(jù)，根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量；
（4）根據(jù)W=Pt求出電流做的總功，利用效率公式求出電熱水袋的加熱效率；
（5）最后根據(jù)P=

U2

R

求出發(fā)熱體的阻值，再求出電壓為200V時的實際功率．

解答：解：（1）在質(zhì)量和溫差相同的情況下，水的比熱容大、放出的熱量多，因此用水作取暖劑；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，U_L額=U_R額，P_L ＜P_R，根據(jù)R=

U2

P

可知R＞R_L，即紅色指示燈L的電阻比發(fā)熱體R的電阻要大得多；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（65℃-15℃）=2.1×10⁵J；
（4）電流做的功：
W=Pt=500W×600s=3×10⁵J，
電熱水袋的加熱效率：
η=

Q吸

W

×100%=

2.1×105J

3×105J

×100%=70%；
（4）發(fā)熱體的阻值：
R=

U2

PR額

=

(220V)2

500W

=96.8Ω，
實際電壓為200V時的功率：
P=

U實2

R

=

(200V)2

96.8Ω

≈413W．
答：（1）比熱容；
（2）大；
（3）此過程中水吸收的熱量為2.1×10⁵J；
（4）電熱水袋的加熱效率是70%；
（5）該電熱水袋的實際功率約為413W．

點評：本題由電熱水袋入手考查相關(guān)的物理知識，熟練應(yīng)用電功率公式、吸熱公式、電功公式和效率公式是關(guān)鍵，同時要注意從表格中得出相關(guān)的信息．