题目内容
【题目】我国的茶文化具有悠久的历史，茶具也是异彩纷呈，如图所示就是古茶壶的一种。如果该茶壶的质量是4kg，底面积为800cm2，装入8kg的水后，水面距离茶壶底面9cm，试完成下列问题。（p水=1×103kg/m3，g=10N/kg，水的比热容：4.2×103J/(kg℃)）
(1)茶壶的把手做的较为粗大，目的是_________________________________；茶壶的设计应用到的物理知识还有：__________________________；(写出一条即可)
(2)茶壶对桌面的压强是多大?茶壶中的水对茶壶底面的压力多大__________?
(3)若用电热器把8kg的水从20℃加热至100℃，至少需要消耗多少电能_________?
【答案】 增大受力面积减小压强 连通器 72N 见解析所示
【解析】（1）茶壶的把手做的较为粗大，目的是通过增大受力面积来减小压强；在茶壶的设计中，壶嘴和壶身下部连通、上端开口，即利用了连通器的知识；
（2）根据题意知道，茶壶对桌面的压力是：F壶=G壶+G水=4kg×10N/kg+8kg×10N/kg=120N
壶的底面积是：S=800cm2 =0.08m2 ，
所以，由p=F/S可知，茶壶对桌面的压强是：P壶= F壶/S=120N/0.08m2=1500pa，
根据题意知道水深是：h=9cm=0.09m，
所以，水对茶壶底的压强是：p=ρ茶水gh=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×0.09m=900Pa；
水对茶壶底的压力是：F=p茶水 S=900Pa×0.08m2 =72N。
（3）水吸收的热量是：Q吸=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×8kg×（100℃-20℃）=2.688×106 J；
当Q吸=Q放时，消耗电能最少，所以至少需要消耗电能2.688×106 J。
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