Question

3．閱讀短文，回答問題．

智能潔具
智能潔具（智能馬桶、全自動洗碗機、智能浴缸等），具有溫水洗凈、暖風(fēng)烘干、殺菌等功能，已進入百姓家庭．
某智能潔具為確保安全，插頭帶漏電保護裝置，工作原理如圖甲，連接潔具的火線與零線穿過環(huán)形鐵芯，正常工作時，兩線中的電流相等；若火線與零線中的電流不等，繞在鐵芯上的線圈會產(chǎn)生電流，經(jīng)放大后通過電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)S切斷電源．
這種潔具裝有紅外線感應(yīng)裝置，當(dāng)人靠近時，感應(yīng)裝置自動升起潔具蓋子；啟動洗凈功能，加熱器將水快速加熱至溫控裝置預(yù)設(shè)的溫度，水泵噴水實施清洗，噴水桿采用納米銀（直徑為納米級的銀單質(zhì)）材料，殺菌效果好；清洗結(jié)束，暖風(fēng)烘干機自動開啟烘干功能．表一為該潔具的部分參數(shù)，表二為水泵的性能測試參數(shù)（表中流量指單位時間內(nèi)水泵抽送水的體積；揚程指水泵能將水提升的高度）．
表一

額定電壓	220V	清洗噴水量	0.8L/min～1.2L/min
烘干機額定功率	180W	加熱器額定功率	2100W

表二

流量Q/（×10-4m3•s-1）	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
揚程H/m	1.25	1.80		5.00	7.20

（1）該智能潔具應(yīng)選用兩線插頭．當(dāng)圖甲電磁鐵線圈中電流從a流向b時，電磁鐵下端是
N極．
（2）下列說法正確的是D．
A．紅外線感應(yīng)裝置利用超聲波進行工作
B．暖風(fēng)烘干是靠增大面積來加快水的汽化
C．納米銀是銀分子，噴水桿材料具有良好的導(dǎo)電性
D．漏電保護裝置內(nèi)的火線與零線短路時，開關(guān)S不會被吸起
（3）潔具正常工作，按最大噴水量用設(shè)定為38℃的溫水清洗，加熱器的效率為80%；清洗結(jié)束，暖風(fēng)烘干機工作40s，消耗的電能會使標(biāo)有“3000imp/（kW•h）”的電能表指示燈閃爍6次．[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃），室溫為18℃]
（4）分析表二數(shù)據(jù)可得，當(dāng)該水泵的流量為0.8×10^-4m³/s時，其揚程為3.2m；當(dāng)水泵的流量為1.0×10^-4m³/s時，輸出的水達到對應(yīng)的揚程，此過程中水泵克服水重力做功的功率P=5W．（g取10N/kg）
（5）圖乙為潔具的溫控裝置原理圖．R₁是滑動變阻器，R₂是熱敏電阻，其阻值溫度升高而減�。�當(dāng)R₁兩端電壓U₁增大到一定值時，控制電路將切斷加熱電路實現(xiàn)對水溫的控制．
①適當(dāng)減小（填“增大”或“減小”）電源電壓，可使控制水溫的預(yù)設(shè)值升高；
②電源電壓設(shè)定為10V，當(dāng)R₁接入電路的阻值為6Ω時，R₂的電功率為4W，此時加熱電路恰好被切斷．若預(yù)設(shè)的水溫相對較高，則控制電壓U₁是6V．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)智能潔具的電路圖可知，只有火線和零線可確定答案，根據(jù)右手螺旋定則可知電磁鐵的磁極；
（2）①紅外線的主要應(yīng)用有：紅外線照相、紅外線夜視儀、紅外線加熱、紅外線搖控等．
②影響蒸發(fā)快慢的因素有：液體的溫度、液體的表面積、液體上方的空氣流動速度；
③噴水桿采用納米銀（直徑為納米級的銀單質(zhì)）材料，殺菌效果好；
④根據(jù)智能潔具的工作原理分析．
（3）根據(jù)清洗噴水量可知水的體積，利用密度公式可求水的質(zhì)量，利用Q=cm△t可求得水吸收的熱量，利用P=$\frac{W}{t}$可求消耗的電能，然后利用η=$\frac{Q}{W}$可求得加熱器的效率，已知電能表的參數(shù)“3000imp/（kW•h）”，然后可求閃爍的次數(shù)．
（4）根據(jù)流量為0.6×10^-4m³•s^-1和0.8×10^-4m³•s^-1時的楊程，可得出流量增大和楊程增大的關(guān)系，然后可求得該水泵的流量為1.0×10^-4m³/s時，其揚程為5m；根據(jù)密度公式變形求得水的質(zhì)量，然后利用G=mg可求得其重力，再利用W=Gh可求得其重力做功，利用P=$\frac{W}{t}$可求功率；
（5）當(dāng)滑動變阻器的阻值一定時，熱敏電阻越小，則電源電壓需減�。�
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點，利用P=UI可求得U₁，然后根據(jù)題意由于要使得水溫度較高，則R₂的電阻較小，電路中的電流較大，則必須使得U₁較大．

解答 解：（1）由甲圖可知，只有火線和零線，選兩線插頭即可；
當(dāng)圖甲電磁鐵線圈中電流從a流向b時，由右手沿著電流方向抓住螺線管，則大拇指朝下，即螺線管下端為N極，上端為S極，
（2）A、紅外線感應(yīng)水龍頭是通過紅外線反射原理，故A錯誤；
B、暖風(fēng)烘干，有熱風(fēng)吹，使水的溫度升高，水上方的空氣流動速度增大，從而加快了水的蒸發(fā)，很快變干，故B錯誤．
C、銀具有良好的導(dǎo)電性，納米銀（直徑為納米級的銀單質(zhì)）材料，殺菌效果好，不是銀分子，故不具有良好的導(dǎo)電性，故C錯誤；
D、漏電保護裝置是在火線和零線中電流不等的情況下動作，因而短路時雖然電流很大，但是互相和零線的電流相等，不會動作，則開關(guān)S不會被吸起，故D正確．
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，每分鐘噴出水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1.2kg×（38℃-18℃）=1.008×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得：
W_電=Pt=2100W×60s=1.26×10⁵J，
加熱效率：
η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{1.008×1{0}^{5}J}{1.26×1{0}^{5}J}$×100%=80%；
由P=$\frac{W}{t}$可得，暖風(fēng)烘干機工作40s，消耗的電能：
W=P_烘干t=180W×40s=7200J=7200×$\frac{1}{3.6×1{0}^{6}}$kW•h=0.002kW•h，
電能表指示燈閃爍次數(shù)n=0.002kW•h×3000imp/（kW•h）=6，
（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)流量增大為2倍時，楊程增大為原來的4倍，說明楊程與流量的平方成正比，因而當(dāng)流量為為0.8×10^-4m³/s時，為1.2×10^-4m³/s的$\frac{2}{3}$，則楊程為7.20m×${（\frac{2}{3}）}^{2}$=3.2m，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，當(dāng)水泵的流量為1.0×10^-4m³/s時，
每秒鐘流過水的質(zhì)量m′=ρV=1.0×10³kg/m³×1.0×10^-4m³=0.1kg，
重力G=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，
當(dāng)水泵的流量為1.0×10^-4m³/s時，輸出的水達到對應(yīng)的揚程為5m，水泵做功W=Fs=Gh=1N×5m=5J，
則功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{5J}{1s}$=5W，
（5）①當(dāng)設(shè)定的溫度升高時，則熱敏電阻的阻值減小，要保持電阻R₁的電壓不變，則必須保持電路中的電流不變，因而必須減小電源電壓；
②當(dāng)R₁=6Ω時的電壓U₁，電路中的電流為I=$\frac{{U}_{1}}{6Ω}$，熱敏電阻的電壓U₂=U-U₁=10V-U₁，
電功率P=U₂I，則有4W=（10V-U₁）×$\frac{{U}_{1}}{6Ω}$，
解得U₁=4V或U₁=6V，由于要使得水溫度較高，則R₂的電阻較小，電路中的電流較大，則必須使得U₁較大，設(shè)計為6V．
故答案為：（1）兩；N；（2）D；（3）80； 6；（4）3.2  5；（5）減�。�6．

點評 綜合考查了電能表參數(shù)的理解和電能的求法，功率的計算，重力的計算，密度公式及其變形的應(yīng)用，電功率的計算等多個知識點，難度較大．