Question

如圖甲是冬天取暖的電熱油汀，總質(zhì)量為20kg，底部與地面總的接觸面積為8cm²，當(dāng)接通電源后，位于底部的電加熱管使導(dǎo)熱油被加熱，導(dǎo)熱油通過(guò)散熱片將熱量散發(fā)到室內(nèi)空氣中．圖乙是某型號(hào)三檔電熱油汀的工作原理圖．油汀內(nèi)有R₁（“220V  800W”）和R₂（“220V  1200W”）兩根電熱管，通過(guò)控制S₁和S₂實(shí)現(xiàn)三檔功率調(diào)節(jié)，LED是發(fā)光二極管．某型號(hào)電熱油汀銘牌上的部分參數(shù)如下表．

額定電壓	額定頻率	加熱功率	LED發(fā)光二極管
220V	50Hz	800W/1200W/2000W	10mA

（1）求此油汀對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，求此狀態(tài)下油汀工作2小時(shí)發(fā)熱管消耗的電能是多少？
（3）散熱片做成翼狀，目的是

增大散熱面積，加快散熱

．經(jīng)查閱導(dǎo)熱油的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：ρ_油=0.87g/cm³、C_油=2.5×10³J/（kg?℃）、沸點(diǎn)348℃、不易揮發(fā)．電熱油汀使用導(dǎo)熱油而不用水的主要原因是

導(dǎo)熱油沸點(diǎn)高，能被加熱到很高的溫度，在質(zhì)量和比熱容一定時(shí)，可以放出更多的熱量

．
（4）如果R₀=21800Ω，LED二極管的額定電壓多大？指示燈電路消耗的功率多大？

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)水平地面上靜止的物體對(duì)地面的壓力等于重力，然后根據(jù)p=

F

S

即可求出油汀對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）當(dāng)控制S₁和S₂同時(shí)閉合時(shí)為最高檔功率，先根據(jù)表中數(shù)據(jù)讀出最大的功率，然后根據(jù)W=Pt求出消耗的電能；
（3）散熱片做成翼狀，增大散熱面積，加快散熱．電熱油汀使用導(dǎo)熱油而不用水，是因?yàn)閷?dǎo)熱油沸點(diǎn)高，可以達(dá)到更高的溫度．取暖效果好．油是絕緣體用起來(lái)更安全．
（4）R₀和LED發(fā)光二極管串聯(lián)，由二極管的額電流可算出R₀兩端的電壓，然后由總電壓減去R₀兩端的電壓，就是二極管的額定電壓．
由P=UI可算出指示燈電路消耗的功率．

解答：解：（1）油汀的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N，
油汀對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=

F

S

=

200N

8×10-4m2

=2.5×10⁵ Pa；
（2）當(dāng)S₁S₂都閉合時(shí)，油汀內(nèi)有R₁（“220V 800W”）和R₂（“220V 1200W”）兩根電熱管同時(shí)工作．所以油汀發(fā)熱功率最大值為：2000W． 
發(fā)熱管消耗的電能 W=Pt=2kW×2h=4kW?h．
（3）散熱片做成翼狀，增大散熱面積，加快散熱．
導(dǎo)熱油沸點(diǎn)高，能被加熱到很高的溫度，在質(zhì)量和比熱容一定時(shí)，可以放出更多的熱量．
（4）由I=

U

R

可得：
0.01A=

220V-U

21800Ω

解之：U=2V．
指示燈電路消耗功率P₃=I_額U_源=10^-2A×220V=2.2W．
答（1）求此油汀對(duì)地面的壓強(qiáng)是2.5×10⁵ Pa；
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，求此狀態(tài)下油汀工作2小時(shí)發(fā)熱管消耗的電能是4kW?h．
（3）增大散熱面積，加快散熱．
導(dǎo)熱油沸點(diǎn)高，能被加熱到很高的溫度，在質(zhì)量和比熱容一定時(shí)，可以放出更多的熱量．
（4）LED二極管的額定電壓是2V．指示燈電路消耗功率是2.2W．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，綜合考查壓強(qiáng)、電能、功率的計(jì)算，與生活相連，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，同時(shí)在計(jì)算功率時(shí)，要注意單位統(tǒng)一．