Question

20．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）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；
（2）為了使用電熱水袋更加安全，有的電熱水袋里使用雙重溫控開關(guān)保護(hù)，也就是把兩個溫控開關(guān)串聯(lián)（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）起來使用；
（3）當(dāng)熱水袋原來的溫度是15℃時，在額定電壓下加熱10min指示燈就熄滅了，則此過程中水吸收的熱量是多少？這一過程消耗了多少的電能？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．（注：指示燈消耗的電能可以忽略不計）

Answer 1

分析 （1）由圖可見，紅色指示燈L和發(fā)熱體R是并聯(lián)的，兩電阻兩端的電壓相等，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析兩電阻阻值的大��；
（2）兩開關(guān)串聯(lián)時，相互影響，必須都閉合電路才能工作，并聯(lián)時，互不影響，閉合任何一個都能使電路工作；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知指示燈熄滅時的溫度，又知道水的質(zhì)量、初溫和比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt求出消耗的電能．

解答 解：（1）由圖可見，紅色指示燈L和發(fā)熱體R是并聯(lián)的，兩端電壓相等，發(fā)熱體的功率要比指示燈的功率大得多，
由電功率的計算P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，在電壓U相等的情況下，功率P大的，電阻R反而小，
因此發(fā)熱體的電阻要小于指示燈的電阻；
（2）因為電熱水袋里使用雙重溫控開關(guān)，也就是說只有這兩個開關(guān)都閉合時，電熱袋才可以工作，因此這兩個開關(guān)是串聯(lián)的；
（3）熱水袋中的水的質(zhì)量m=1kg，溫度從15℃升高到65℃，此過程中水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（65℃-15℃）
=2.1×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的電能：
W=Pt′=500W×10×60s=3×10⁵J．
答：（1）大；
（2）串聯(lián)；  
（3）此過程中水吸收的熱量是2.1×10⁵J，這一過程消耗的電能為3×10⁵J．

點評 本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率公式、吸熱公式、電功公式的應(yīng)用以及串并聯(lián)的辨別，由表格得出有用的數(shù)據(jù)是關(guān)鍵．