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物理必考如图甲是一种常见的电热水袋.其性能指标如表:额定电压额定加热

2024-01-13 14:39:32信息公告986

如图甲是一种常见的电热水袋,其性能指标如表:1RP物理好资源网(原物理ok网)

额定电压额定加热功率指示灯功率袋内充水自动断电温度
220V700W≤0.2W1kg80℃
(1)图乙是它的结构示意图,为了使用安全,电热水袋在用电加热到一定温度时温控开关S会自动切断电路,与此同时专用插头上的红色指示灯L会熄灭起提示作用.红色指示灯L的电阻比发热体的电阻R要________(选填“大”或“小”)得多.1RP物理好资源网(原物理ok网)

(2)温控开关S的内部结构如图所示:双金属片由两层不同金属粘合而成,受热时二者膨胀的快慢不同,金属层________(填“a”或“b”)膨胀较快,达到一定温度时,双金属片向上拱起,从而切断电路.如果温控开关失灵,水温超过预定温度而不切断电源,热水袋会因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________起来使用.(选填“串联”或“并联)1RP物理好资源网(原物理ok网)

(3)当热水袋原来的温度是10℃时,在额定电压下加热10min指示灯就熄灭了,试求该电热水袋的效率.[c=4.2×103J/(kg?℃)].

试题答案

解:(1)由图可见,红色指示灯L和发热体R是并联的,两端电压相等,发热体的功率要比指示灯的功率大得多,根据电功率的计算P=,在电压U相等的情况下,功率P大的,电阻R反而小,因此发热体的电阻要小于指示灯的电阻;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(2)双金属片受热时二者膨胀的快慢不同,金属层b膨胀较快,达到一定温度时,双金属片向上拱起,从而切断电路;1RP物理好资源网(原物理ok网)

因为电热水袋里使用双重温控开关,也就是说只有这两个开关都闭合时,电热袋才可以工作,因此这两个开关是串联的;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(3)1kg水温度从10℃升高到80℃吸收的热量:1RP物理好资源网(原物理ok网)

Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(80℃-10℃)=2.94×105J;1RP物理好资源网(原物理ok网)

消耗的电能:1RP物理好资源网(原物理ok网)

W=Pt=700W×10×60s=4.2×105J,1RP物理好资源网(原物理ok网)

则该电热水袋的发热效率:1RP物理好资源网(原物理ok网)

η===70%.1RP物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)大;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(2)b;串联;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(3)该电热水袋的效率为70%.1RP物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)由图可知,红色指示灯L和发热体R是并联的,两电阻两端的电压相等,根据公式P=分析两电阻阻值的大小;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(2)由工作原理结合图可知双金属片的金属层哪侧膨胀较快,两开关串联时相互影响、必须都闭合电路才能工作,两开关并联时互不影响,闭合任何一个都能使电路工作;1RP物理好资源网(原物理ok网)

(3)知道水温度的变化和质量,根据热量的计算公式Q=cm△t计算出水吸收的热量,再根据W=Pt计算出消耗的电能,利用η=就可以求出电热水袋的效率.1RP物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了热量的计算和效率的计算以及开关串并联的辨别,关键是会分析物体热胀冷缩和温度的关系,考查了学生提取有用信息的能力,是一道好题.1RP物理好资源网(原物理ok网)