题目内容
【题目】如图甲所示的是某家庭用的电水壶，它具有加热和保温两项功能，如图乙是该电水壶内部的电路连接图，已知：电阻R1=22Ω，R2=2178Ω，电源电压U=220V。
（1）当开关S1闭合、S2断开时为________状态(选填“加热”或“保温”)，此时电路中的电流为________A。
（2）若电水壶里装有1.5kg、20℃的水[比热容为4.2×10 3J/(kg℃)]，如果当时是一个标准大气压，在加热状态使水沸腾需耗时4min，求电热水壶的加热效率 ________ ?
（3）有同学发现电水壶的形状是上面小下面大，请你从物理学的角度解释这样设计的益处________。
【答案】保温0.195.5%重心低不易翻倒；对桌面压强小
【解析】
(1)由电路图可知,开关S1闭合、S2断开时,两电阻串联,电源电压一定,根据P＝
可知，电功率最小即为保温状态；根据串联电路的总阻值等于各电阻之和可知：R＝R1
R2＝22Ω2178Ω＝2200Ω，此时电路中电流：I＝
＝0.1A；(2)一标准大气压下，水的沸点t＝100℃，水沸腾时吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/(kg℃)×1.5kg×(100℃20℃)＝5.04×105J，由P＝
得：消耗的电能为W＝Pt＝2200W×4×60s＝5.28×105J；热水壶的效率：η＝
×100%＝
×100%
95.5%.(3)电水壶的形状是上面小而下面大，一方面可以降低壶的重心，增加稳定性，另一方面可以减小壶对地面的压强。
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