Question

17．今年的冬天異常寒冷，很多同學(xué)用如圖甲所示的電熱水袋保暖，圖乙是它的結(jié)構(gòu)示意圖．其性能指標(biāo)如表所示．請(qǐng)完成下列各題：

（1）給它通電，當(dāng)達(dá)到斷電溫度時(shí)，水共吸收了2.1×10⁵J的熱量，袋內(nèi)水的初溫是多少？
（2）電熱水袋此次在額定電壓下通電10min指示燈熄滅，則電熱水袋的發(fā)熱效率是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]

額定電壓	額度加熱功率	指示燈功率	袋內(nèi)充水	自動(dòng)斷電溫度
220V	700W	≤0.2W	1L	80℃

Answer 1

分析 （1）由表格數(shù)據(jù)可知電熱水袋中充水的體積，根據(jù)m=ρV求出電熱水袋中充水的質(zhì)量；
知道水的質(zhì)量、末溫、吸收的熱量，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水的初溫；
（2）電熱水袋此次在額定電壓下工作的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電熱水袋的發(fā)熱效率．

解答 解：（1）電熱水袋中充水的體積：
V=1L=1dm³=1×10³m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，電熱水袋中充水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
由Q_吸=cm（t-t₀）可得，袋內(nèi)水的初溫：
t₀=t-$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=80℃-$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1kg}$=30℃；
（2）電熱水袋在額定電壓下通電10min消耗的電能：
W=Pt=700W×10×60s=4.2×10⁵J，
則電熱水袋的發(fā)熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{5}J}$×100%=50%．
答：（1）袋內(nèi)水的初溫是30℃．
（2）電熱水袋的發(fā)熱效率是50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度公式、吸熱公式、電功公式以及效率公式的理解和掌握，從表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵．