题目内容
11．
如图所示，图甲是某家庭用的电水壶，它具有加热和保温两项功能，图乙是该电水壶内部的电路连接图．（1）有同学发现电水壶的形状是上面小而下面大，请你从物理学的角度去解释这样设计的原因：增加稳定性，减小壶对地面的压强．
（2）当开关S1闭合，S2断开时为保温（选填“保温”或“加热”）状态，若电阻R1=22Ω，R2=2178Ω，此时电路中的电流为0.1A．
（3）某同学在电水壶里装有1.5kg、20℃的水[水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]，如果当时是一个标准大气压，该电水壶的加热功率为2200W，在加热状态使水沸腾需耗时4min，求本次加热水时电热水壶的效率．
分析 （1）降低重心可以增加稳定性，同时增大接触面的面积可以减小压强；
（2）由电路图可知，开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电功率最小即为保温状态；由串联电路特点及欧姆定律可以求出电路电流；
（3）已知水的质量与初温，由热量公式可以求出水沸腾时吸收的热量；利用W=Pt求出消耗的电能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可以求出热水壶的效率．
解答 解：
（1）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；
（2）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=$\frac{{U}^{2}}{R}$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=22Ω+2178Ω=2200Ω，
此时电路中电流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{2200Ω}$=0.1A；
（3）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=$\frac{W}{t}$得：
消耗的电能为W=Pt=2200W×4×60s=5.28×105J；
热水壶的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{5.28×1{0}^{5}J}$×100%≈95.5%．
答：（1）增加稳定性，减小壶对地面的压强；
（2）保温；0.1；
（3）本次加热水时电热水壶的效率为95.5%．
点评 本题考查串并联电路的特点、电功率变形公式、热量公式、欧姆定律的灵活运用，难点是根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$结合开关的闭合、断开判断电水壶的工作状态．
名校课堂系列答案| A． | 1牛 | B． | 10牛 | C． | 100牛 | D． | 1000牛 |
| A． | 二者冷却效果相同 | |
| B． | 冰比水好，因为冰在冷却物体时熔化吸热 | |
| C． | 冰比水好，因为冰比水冷 | |
| D． | 冰比水好，因为冰比水使用方便 |
如图所示，学生课桌质量为9kg，桌子与地面有四个接触面，每个接触面的面积为4×10-4m2；某同学将底面积为2.5×10-4m2，容量为1L、装满水后水深为18cm的塑料水杯放在课桌的桌面上．（不计水杯的质量，取g=10N/kg））
小明利用小注射器（容积为10mL）、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气．
（2）小明用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为1.8N，其他数据均记录在表中．依照他的数据算出大气压的值为9000Pa．
| 体积 | 有刻度部分的长度 | 拉力 | 大气压强 |
| 10mL | 5cm | 18N |
| A． | 冰在熔化过程中吸收热量，温度不变，内能不变 | |
| B． | 水的温度越高，所含的热量越多 | |
| C． | 物体内能增加，一定吸收热量 | |
| D． | 扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动 |