Question

【題目】如圖甲所示的是某家庭用的電水壺，它具有加熱和保溫兩項功能，如圖乙是該電水壺內部的電路連接圖，已知：電阻R1=22Ω，R2=2178Ω，電源電壓U=220V。

（1）當開關S1閉合、S2斷開時為________狀態(選填“加熱”或“保溫”)，此時電路中的電流為________A。

（2）若電水壺里裝有1.5kg、20℃的水[比熱容為4.2×10 3J/(kg℃)]，如果當時是一個標準大氣壓，在加熱狀態使水沸騰需耗時4min，求電熱水壺的加熱效率 ________ ?

（3）有同學發現電水壺的形狀是上面小下面大，請你從物理學的角度解釋這樣設計的益處________。

Answer 1

【答案】保溫0.195.5%重心低不易翻倒；對桌面壓強小

【解析】

(1)由電路圖可知,開關S1閉合、S2斷開時,兩電阻串聯,電源電壓一定,根據P＝可知，電功率最小即為保溫狀態；根據串聯電路的總阻值等于各電阻之和可知：R＝R1R2＝22Ω2178Ω＝2200Ω，此時電路中電流：I＝＝0.1A；(2)一標準大氣壓下，水的沸點t＝100℃，水沸騰時吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/(kg℃)×1.5kg×(100℃20℃)＝5.04×105J，由P＝得：消耗的電能為W＝Pt＝2200W×4×60s＝5.28×105J；熱水壺的效率：η＝×100%＝×100%95.5%.(3)電水壺的形狀是上面小而下面大，一方面可以降低壺的重心，增加穩定性，另一方面可以減小壺對地面的壓強。