Question

如圖1所示的是某家庭用的電水壺，它具有加熱和保溫兩項(xiàng)功能，圖2是該電水壺內(nèi)部的電路連接圖，已知：電阻R₂=435.6Ω，電源電壓U=220V．
（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)為加熱狀態(tài)，如果加熱時(shí)的電功率為1000W，求電阻R₁為多少？
（2）某同學(xué)在電水壺里裝有2kg、20℃的水，如果當(dāng)時(shí)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在加熱狀態(tài)使水沸騰．求水吸收了多少熱量？
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時(shí)為保溫狀態(tài)，那么保溫時(shí)通過R₂的電流為多少？
（4）有同學(xué)發(fā)現(xiàn)電水壺的形狀是上面小而下面大，請(qǐng)你從物理學(xué)的角度去解釋其中的原因．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，開關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，只有電阻R1接入電路，已知此時(shí)加熱功率，由電功率的變形公式可以求出電阻阻值．
（2）已知水的質(zhì)量與初溫，由熱量公式可以求出水沸騰時(shí)吸收的熱量．
（3）由電路圖可知，開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可以求出電路電流．
（4）降低重心可以增加穩(wěn)定性，同時(shí)增大接觸面的面積可以減小壓強(qiáng)．
解答：已知：電阻R₂=435.6Ω，電源電壓U=220V，P加熱=1000W；
求解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)為加熱狀態(tài)，如果加熱時(shí)的電功率為1000W，求電阻R₁為多少？
（2）某同學(xué)在電水壺里裝有2kg、20℃的水，如果當(dāng)時(shí)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在加熱狀態(tài)使水沸騰．
求水吸收了多少熱量？
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時(shí)為保溫狀態(tài)，那么保溫時(shí)通過R₂的電流為多少？
（4）有同學(xué)發(fā)現(xiàn)電水壺的形狀是上面小而下面大，請(qǐng)你從物理學(xué)的角度去解釋其中的原因．
解：（1）∵P=，
∴電阻R₁===48.4Ω；
（2）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)t=100℃，
水沸騰時(shí)吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
（3）由電路圖可知，開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，
通過電阻R2的電流I==≈0.45A；
（4）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(wěn)定性，另一方面可以減小壺對(duì)地面的壓強(qiáng)．
答：（1）電阻R₁為48.4Ω．
（2）水吸收了6.72×10⁵J的熱量．
（3）保溫時(shí)通過R₂的電流為0.45A．
（4）增加穩(wěn)定性，減小壺對(duì)地面的壓強(qiáng)．
點(diǎn)評(píng)：熟練應(yīng)用電功率變形公式、熱量公式、歐姆定律即可正確解題．