图甲是一种常见的电热水袋,图乙是它的简化电路图.其性能指标如下表:
额定电压 | 额定加热功率 | 指示功率 | 袋内充水 | 自动断电温度 |
220V | 400W | ≤0.2W | 1kg | 65℃ |
(2)若热水袋内的水温是15℃,在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了,此过程中水吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg?℃)]
(3)电热水袋的电能转化为水的内能的效率是多少?
(4)当实际电压为200V时,该电热水袋的实际功率约为多少?
解:(1)由表中数据可知,UL额=UR额,PL <PR,根据R=可知R>RL;
(2)水吸收的热量为Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(65℃-15℃)=2.1×105J;
(3)电流做的功为W=Pt=400W×600s=2.4×105J,
电热水袋的电能转化为水的内能的效率为η==87.5%;
(4)发热体的阻值为R===121Ω,
实际电压为200V时的功率为P==≈330.6W.
答:(1)指示灯L的电阻比发热体R的电阻要大得多;
(2)此过程中水吸收的热量为2.1×105J;
(3)电热水袋的电能转化为水的内能的效率为87.5%;
(4)实际电压为200V时的实际功率约为330.6W.
已知指示灯L的电阻比发热体R的额定电压和额定功率,根据R=可知两电阻的大小关系;利用表格中的数据,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,根据W=Pt求出电流做的总功,利用效率公式求出其大小;最后根据P=求出发热体的阻值,再求出电压为200V时的实际功率.
点评:本题是一道热学和电学的综合题,考查了吸收热量、效率、电功的计算,以及电功率公式的计算和应用,关键是公式的灵活运用.
解物理习题的思维程序:审题→文字翻译→记忆留痕→建立物理情景→找出隐念条件→排除干扰因素→确立解题关键→建立思维网络→列方程解题。