Question

20．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，其性能指标如下表所示．请完成下列各题：

额定电压	额度加热功率	指示灯功率	袋内充水	自动断电温度
220V	500W	≤0.2W	1L	65℃

（1）如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会内部压强过高而爆炸．为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关串联起来使用．
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×10⁵J的热量，袋内水的初温是多少？
（3）电热水袋此次在额定电压下通电10分钟指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）根据题意描述中确定双重开关的关系分析解答；
（2）利用密度公式结合水的密度和容积求出水的质量；利用水的吸热公式和比热容、吸收的热量求解初温；
（3）利用水吸收的热量和消耗的电能，根据效率公式求出效率．

解答 解：（1）如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会内部压强过高而爆炸．为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，说明两个温控开关是相互影响的，故应该把两个温控开关串联起来使用．
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量为：m=ρV=1000kg/m³×1×10^-3 m³=1kg；
根据Q=cm（t-t₀）可得：
t₀=t-$\frac{Q}{cm}$=65℃-$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1kg}$=15℃；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得电热水袋在额定电压下通电10min消耗的电能为：
W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J，
则效率为：η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：（1）串．
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×10⁵J的热量，袋内水的初温是15℃；
（3）电热水袋此次在额定电压下通电10分钟指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是70%．

点评 此题考查了有关质量的计算、吸热公式的运用、效率的求解，属于综合性较强的题目，但难度不大．注意单位处理．