Question

14．圖甲是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的結(jié)構(gòu)示意圖，其中R是阻值恒定的熱水袋發(fā)熱體電阻．該熱水袋的性能指標(biāo)如圖丙所示．

（1）為了更加安全，有的電熱水袋里使用雙重溫控開關(guān)保護(hù)，即在圖乙中A（選填A(yù)或B）位置再加一個(gè)溫控開關(guān)，確保只要其中一個(gè)斷開，電熱水袋就不再工作．
（2）熱水袋內(nèi)所充水的體積為多少？
（3）如果電壓不正常只有200V，發(fā)熱體的實(shí)際功率多大（指示燈可忽略）？
（4）在200V的電壓下加熱6分鐘，溫控開關(guān)未斷開，發(fā)熱體消耗了多少電能？

Answer 1

分析 （1）兩開關(guān)串聯(lián)時(shí)，相互影響，必須都閉合電路才能工作，并聯(lián)時(shí)，互不影響，閉合任何一個(gè)都能使電路工作；
（2）知道袋內(nèi)充水的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出充水的體積；
（3）知道額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出發(fā)熱體的電阻，再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電壓只有200V時(shí)發(fā)熱體的實(shí)際功率；
（4）根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出在200V的電壓下加熱6分鐘發(fā)熱體消耗的電能．

解答 解：（1）因?yàn)殡姛崴锸褂秒p重溫控開關(guān)，也就是說只有這兩個(gè)開關(guān)都閉合時(shí)，電熱袋才可以工作，否則不工作，故圖中A位置再加一個(gè)溫控開關(guān)；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，熱水袋內(nèi)所充水的體積：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1×10^-3m³；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，發(fā)熱體的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{500W}$=96.8Ω，
電壓只有200V時(shí)，發(fā)熱體的實(shí)際功率：
P_實(shí)=$\frac{{{U}_{實(shí)}}^{2}}{R}$=$\frac{（200V）^{2}}{96.8Ω}$≈413.2W；
（4）在200V的電壓下，加熱6分鐘發(fā)熱體消耗的電能：
W=$\frac{{{U}_{實(shí)}}^{2}}{R}$t=$\frac{（200V）^{2}}{96.8Ω}$×6×60s≈1.49×10⁵J．
答：（1）A；
（2）熱水袋內(nèi)所充水的體積為1×10^-3m³；
（3）如果電壓不正常只有200V，發(fā)熱體的實(shí)際功率約為413.2W；
（4）在200V的電壓下加熱6分鐘，溫控開關(guān)未斷開，發(fā)熱體消耗了1.49×10⁵J的電能．

點(diǎn)評 本題由電熱水袋入手考查相關(guān)的物理知識(shí)，熟練應(yīng)用電功率公式、密度公式、電功公式是關(guān)鍵，同時(shí)要注意從表格中得出相關(guān)的信息．