Question

如图甲是一种常见的电热水袋，其性能指标如表： 额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水

如图甲是一种常见的电热水袋，其性能指标如表： 额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度 220V 700W ≤0.2W 1kg 80℃（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．（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）（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水=4.2×103J/（kg?℃）]．

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Answer 1

（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=

U2

R

，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；
（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；
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；
（3）1kg水温度从10℃升高到80℃吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（80℃-10℃）=2.94×10⁵J；
消耗的电能：
W=Pt=700W×10×60s=4.2×10⁵J，
则该电热水袋的发热效率：
η=

Q吸

W

=

2.94×105J

4.2×105J

=70%．
答：（1）大；
（2）b；串联；
（3）该电热水袋的效率为70%．