Question

10．小明家新买了一台电热油汀取暖器，如图所示．当小明用力晃动这台取暖器时，可以听到其内部发出了液体流动的声音．小明找出说明书仔细阅读后得知，这种取暖器将电热管安装在散热片腔体内的下部；在腔体内电热管周围注有导热油；在控制电路中装有双金属温控元件，当油温达到调定温度时，温控元件会自行断开电源；在使用注意事项中特别强调这种取暖器不能倒置或侧卧使用．油汀内有R₁（“220V800W”）和R₂（“220V1200W”）两根电热管，通过控制S₁和S₂实现三档功率调节，LED是发光二极管．某型号电热油汀铭牌上的部分参数如下表．

额定电压	额定频率	加热功率	LED发光二极管
220V	50Hz	800W/1200W	10mA

（1）为什么强调不能上下倒置或放倒后通电加热？
（2）经查阅导热油的有关数据如下：
ρ_油=0.8g/cm³、C=2.5KJ/（Kg•℃）、沸点348℃、腔体内注入10L油，电热油汀取暖器在高档位工作10min，可使油的温度升高多少？（不考虑热量的损失）
（3）如果R₀=21800Ω，LED二极管的额定电压多大？指示灯电路消耗的功率多大？

Answer 1

分析 （1）以从电热管、温度、对流等方面解释；
（2）当在高档位工作20min，根据W=Pt求出此状态下电热管消耗的电能；根据Q_吸=cm△t求出吸收的热量；
（3）R₀和LED发光二极管串联，由二极管的额电流可算出R₀两端的电压，根据串联电路的电压特点求出二极管的额定电压，由P=UI可算出指示灯电路消耗的功率．

解答 解：（1）①避免电热管露出油面，在这种情况下，通电加热有可能导致电热管处于油面以上的部分由于温度过高而烧坏；②不利于对流．
（2）取暖器在高档位工作功率P_高=800W+1200W=2000W，
消耗的电能W=P_高t=2000W×10×60s=1.2×10⁶J，
由于不考虑热量的损失则Q_吸=W=1.2×10⁶J，
油的质量m=ρ_油V=0.8×10³Kg/m³×10×10^-3m³=8kg，
由Q_吸=cm△t得：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}J}{2.5×1{0}^{3}J/（kg•℃）×8kg}$=60℃．
（3）LED二极管工作电流I=10mA=0.01A．由于R₀和LED发光二极管串联，
则根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和得：
R₀分去电压U₀=IR₀=0.01A×21800Ω=218V，
根据串联电路的电压特点可得：LED发光二极管串联电压U_L=U-U₀=220V-218V=2V，
LED消耗的功率P_L=UI=220V×0.01A=2.2W．
答：（1）强调不能上下倒置或放倒后通电加热的原因是：
①避免电热管露出油面，在这种情况下，通电加热有可能导致电热管处于油面以上的部分由于温度过高而烧坏；②不利于对流．
（2）油的温度升高60℃．
（3）LED二极管的额定电压为2V，指示灯电路消耗的功率为2.2W．

点评 本题考查并联电路的特点、电功率和效率的计算和应用，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，同时在计算功率时，要注意单位统一．