Question

11．小華購買了一個暖手寶，某次小華測得暖手寶正常工作時，袋內0.3kg的水由19℃加熱到79℃耗時3min，若暖手寶的熱效率為70%，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），則：
（1）加熱過程中水吸收的熱量是多少？
（2）如圖所示為暖手寶的工作電路圖，發(fā)熱體的額定功率是多少？
（3）為了使用更加安全，暖手寶內部采用了雙重溫控保護開關，這兩個溫控開關之間應如何連接？

Answer 1

分析 （1）知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$發(fā)熱體的功率即為額定功率；
（3）為了更安全，電熱暖手寶采用雙重溫控保護開關，只要有一處溫度過高就自動切斷電路，兩個開關應該是串聯(lián)．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.3kg×（79℃-19℃）=7.56×10⁴J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{7.56×1{0}^{4}J}{70%}$=1.08×10⁵J，
因用電器正常工作時的功率和額定功率相等，
所以，暖手寶的額定功率：
P_額=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.08×1{0}^{5}J}{3×60s}$=600W；
（3）因為電熱水袋里使用雙重溫控開關，也就是說只有這兩個開關都閉合時，電熱袋才可以工作，否則不能工作，因此這兩個開關是串聯(lián)的．
答：（1）加熱過程中水吸收的熱量是7.56×10⁴J；
（2）發(fā)熱體的額定功率是600W；
（3）為了使用更加安全，暖手寶內部采用了雙重溫控保護開關，這兩個溫控開關之間應串聯(lián)連接．

點評 本題是一道電學與熱學的綜合應用題，涉及到吸熱公式、效率公式、電功率公式的應用以及串并聯(lián)的辨別，便于激發(fā)學生探究物理現象的興趣，體現了新課標的要求，屬于中考熱點題目．