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23.某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220 V，额定功率分别为800 W和1 500 W。请你从下列不同角度，作出选择并说明选购理由。
(1)从烧水快的角度考虑，应选购哪种电热水壶？说明理由。
(2)若家庭电路的电压是220 V，室内插座的额定电流是5 A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购哪种电热水壶？说明理由。
(1)从烧水快的角度考虑，应选购哪种电热水壶？说明理由。
(2)若家庭电路的电压是220 V，室内插座的额定电流是5 A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购哪种电热水壶？说明理由。
答案
23.(1)应选购电热水壶乙,因为功率是描述做功快慢的物理量,电热水壶乙的电功率大,单位时间内做功多,所以电热水壶乙烧水快。
(2)应选购电热水壶甲,因为电热水壶甲、乙的额定电流分别为3.64 A和6.82 A,插座的额定电流满足电热水壶甲的正常工作条件,但不满足电热水壶乙的正常工作条件,所以应选购电热水壶甲。(或者比较电功率,额定电压是220 V、额定电流是5 A的插座能承受的最大功率是1 100 W,只有电热水壶甲满足条件,所以应选购电热水壶甲)
(2)应选购电热水壶甲,因为电热水壶甲、乙的额定电流分别为3.64 A和6.82 A,插座的额定电流满足电热水壶甲的正常工作条件,但不满足电热水壶乙的正常工作条件,所以应选购电热水壶甲。(或者比较电功率,额定电压是220 V、额定电流是5 A的插座能承受的最大功率是1 100 W,只有电热水壶甲满足条件,所以应选购电热水壶甲)
解析
【分析】
这道题是结合生活实际的电热水壶选购问题，需从两个不同角度分析：第(1)问需明确电功率的物理意义，电功率描述电流做功快慢，相同条件下功率越大做功越快，结合烧水的能量需求即可判断；第(2)问从安全用电角度，需计算插座允许的最大功率，或计算电热水壶的额定电流，对比插座额定电流，判断电热水壶能否安全工作，从而做出选择。
【解析】
(1) 电功率是表示电流做功快慢的物理量，电热水壶烧水时电能转化为内能，相同容积的水烧开需要吸收的热量相同。根据公式$W=Pt$，在消耗电能相同时，功率越大，烧水所需时间越短。乙电热水壶额定功率1500W大于甲的800W，因此乙烧水更快，应选购乙。
(2) 家庭电路电压为220V，插座额定电流为5A，插座允许承受的最大功率为$P_{最大}=UI=220V×5A=1100W$。甲电热水壶额定功率800W＜1100W，可安全使用；乙电热水壶额定功率1500W＞1100W，超过插座承载能力，不安全。因此应选购甲。
【答案】
(1)应选购电热水壶乙，因为功率是描述做功快慢的物理量，电热水壶乙的电功率大，单位时间内做功多，所以电热水壶乙烧水快。(2)应选购电热水壶甲，因为电热水壶甲、乙的额定电流分别为3.64 A和6.82 A，插座的额定电流满足电热水壶甲的正常工作条件，但不满足电热水壶乙的正常工作条件，所以应选购电热水壶甲。(或者比较电功率，额定电压是220 V、额定电流是5 A的插座能承受的最大功率是1 100 W，只有电热水壶甲满足条件，所以应选购电热水壶甲)
【知识点】
电功率的物理意义、安全用电原则、电功率的计算
【点评】
本题结合生活中的电热水壶选购场景，考查电功率的相关知识，将物理知识与实际生活紧密结合，难度适中，需要学生掌握电功率的意义和安全用电的基本要求，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.6
这道题是结合生活实际的电热水壶选购问题，需从两个不同角度分析：第(1)问需明确电功率的物理意义，电功率描述电流做功快慢，相同条件下功率越大做功越快，结合烧水的能量需求即可判断；第(2)问从安全用电角度，需计算插座允许的最大功率，或计算电热水壶的额定电流，对比插座额定电流，判断电热水壶能否安全工作，从而做出选择。
【解析】
(1) 电功率是表示电流做功快慢的物理量，电热水壶烧水时电能转化为内能，相同容积的水烧开需要吸收的热量相同。根据公式$W=Pt$，在消耗电能相同时，功率越大，烧水所需时间越短。乙电热水壶额定功率1500W大于甲的800W，因此乙烧水更快，应选购乙。
(2) 家庭电路电压为220V，插座额定电流为5A，插座允许承受的最大功率为$P_{最大}=UI=220V×5A=1100W$。甲电热水壶额定功率800W＜1100W，可安全使用；乙电热水壶额定功率1500W＞1100W，超过插座承载能力，不安全。因此应选购甲。
【答案】
(1)应选购电热水壶乙，因为功率是描述做功快慢的物理量，电热水壶乙的电功率大，单位时间内做功多，所以电热水壶乙烧水快。(2)应选购电热水壶甲，因为电热水壶甲、乙的额定电流分别为3.64 A和6.82 A，插座的额定电流满足电热水壶甲的正常工作条件，但不满足电热水壶乙的正常工作条件，所以应选购电热水壶甲。(或者比较电功率，额定电压是220 V、额定电流是5 A的插座能承受的最大功率是1 100 W，只有电热水壶甲满足条件，所以应选购电热水壶甲)
【知识点】
电功率的物理意义、安全用电原则、电功率的计算
【点评】
本题结合生活中的电热水壶选购场景，考查电功率的相关知识，将物理知识与实际生活紧密结合，难度适中，需要学生掌握电功率的意义和安全用电的基本要求，体现了物理学科的实用性。
【难度系数】
0.6
24.随着科技的进步,家庭用电安全日益受到关注。防电墙技术由民族品牌企业推动,被制定为电热水器国家强制性标准。防电墙技术的规范表述是“水电阻衰减隔离法”。它利用了水本身具有电阻的特性,达到“防电”的效果,如图19-14甲所示。电热水器工作时,加热器内胆里的水有时也会通电,与普通水管里的水柱相比,流经防电墙内部的水若沿内部隔片螺旋流动,通过尽量增加水柱的长度,以达到增大电阻,减小电流的目的,防电墙的内部结构示意图如图19-14乙所示。
(1)电热水器使用的都是三脚插头,中间较长的脚连接的是电热水器的金属外壳,插入三孔插座后可将其与
(2)水流流经防电墙内部时,与普通水管相比,水柱的长度变长、横截面积减小,进而
(1)电热水器使用的都是三脚插头,中间较长的脚连接的是电热水器的金属外壳,插入三孔插座后可将其与
保护线
(选填“相线”“中性线”或“保护线”)相连。若保护线失效,人体和防电墙连接方式为串联
;若保护线未失效,保护线可看成一根导线;此时人体和防电墙相当于被短路(或短接)
,通过人体的电流为0
A,人体是安全的。(2)水流流经防电墙内部时,与普通水管相比,水柱的长度变长、横截面积减小,进而
增大
(选填“增大”或“减小”)了水柱的电阻。在电压一定时,可大大减弱
(选填“增大”或“减小”)水柱中的电流,起到保护作用;潮湿时人体电阻约300 Ω,为保证人体安全,防电墙国家标准规定此时通过人体电流不能超过10 mA,所以防电墙中水柱的电阻至少需要21 700
Ω,若防电墙中每1 cm水柱的电阻约为1 000 Ω,为保证安全,隔电墙中水柱的长度至少为21.7
cm。答案
24.(1)保护线 串联 短路(或短接) 0
(2)增大 减弱 21 700 21.7
(2)增大 减弱 21 700 21.7
解析
【分析】
本题结合防电墙技术考查家庭用电安全、电阻相关知识及欧姆定律的应用：第(1)问需明确三脚插头的作用，分析保护线失效和有效时的电路连接；第(2)问需利用电阻的影响因素判断电阻变化，再结合欧姆定律计算水柱的电阻和长度。
【解析】
(1) 三脚插头的中间脚连接电热水器金属外壳，插入三孔插座后与保护线相连，漏电时电流经保护线导入大地，避免人体触电。若保护线失效，电流路径为：内胆→防电墙的水电阻→人体→大地，因此人体和防电墙（水电阻）为串联；若保护线未失效，保护线相当于导线，人体被短路，电流通过保护线，不经过人体，故通过人体的电流为$\boldsymbol{0}$ A。
(2) 导体的电阻与长度成正比、与横截面积成反比，水柱长度变长、横截面积减小，会增大水柱的电阻；电压一定时，电阻越大电流越小，因此水柱电阻增大可减小电流，起到保护作用。
已知人体安全电流$I=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$，人体电阻$R_{\mathrm{人}}=300\ \Omega$，电源电压$U=220\ \mathrm{V}$，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$得电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{220\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=22000\ \Omega$
则防电墙水柱的最小电阻：
$R_{\mathrm{水}}=R_{\mathrm{总}}-R_{\mathrm{人}}=22000\ \Omega - 300\ \Omega=21700\ \Omega$
已知每1 cm水柱电阻约1000 Ω，故水柱最小长度：
$L=\frac{21700\ \Omega}{1000\ \Omega/\mathrm{cm}}=21.7\ \mathrm{cm}$
【答案】
(1) 保护线；串联；短路；0
(2) 增大；减小；21700；21.7
【知识点】
家庭用电安全、电阻的影响因素、欧姆定律
【点评】
本题以生活中的防电墙技术为载体，将电学知识与实际应用结合，考查电路分析、电阻规律及欧姆定律的计算，需要学生联系生活理解物理原理，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题结合防电墙技术考查家庭用电安全、电阻相关知识及欧姆定律的应用：第(1)问需明确三脚插头的作用，分析保护线失效和有效时的电路连接；第(2)问需利用电阻的影响因素判断电阻变化，再结合欧姆定律计算水柱的电阻和长度。
【解析】
(1) 三脚插头的中间脚连接电热水器金属外壳，插入三孔插座后与保护线相连，漏电时电流经保护线导入大地，避免人体触电。若保护线失效，电流路径为：内胆→防电墙的水电阻→人体→大地，因此人体和防电墙（水电阻）为串联；若保护线未失效，保护线相当于导线，人体被短路，电流通过保护线，不经过人体，故通过人体的电流为$\boldsymbol{0}$ A。
(2) 导体的电阻与长度成正比、与横截面积成反比，水柱长度变长、横截面积减小，会增大水柱的电阻；电压一定时，电阻越大电流越小，因此水柱电阻增大可减小电流，起到保护作用。
已知人体安全电流$I=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$，人体电阻$R_{\mathrm{人}}=300\ \Omega$，电源电压$U=220\ \mathrm{V}$，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$得电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{220\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=22000\ \Omega$
则防电墙水柱的最小电阻：
$R_{\mathrm{水}}=R_{\mathrm{总}}-R_{\mathrm{人}}=22000\ \Omega - 300\ \Omega=21700\ \Omega$
已知每1 cm水柱电阻约1000 Ω，故水柱最小长度：
$L=\frac{21700\ \Omega}{1000\ \Omega/\mathrm{cm}}=21.7\ \mathrm{cm}$
【答案】
(1) 保护线；串联；短路；0
(2) 增大；减小；21700；21.7
【知识点】
家庭用电安全、电阻的影响因素、欧姆定律
【点评】
本题以生活中的防电墙技术为载体，将电学知识与实际应用结合，考查电路分析、电阻规律及欧姆定律的计算，需要学生联系生活理解物理原理，难度适中。
【难度系数】
0.6
