Question

【題目】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生電流，經放大后通過電磁鐵吸起鐵質開關S切斷電源。

這種潔具裝有紅外線感應裝置，當人靠近時，感應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設的溫度，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）材料，殺菌效果好；清洗結束，暖風烘干機自動開啟烘干功能。表一為該潔具的部分參數，表二為水泵的性能測試參數（表中流量指單位時間內水泵抽送水的體積；揚程指水泵能將水提升的高度）。

表一

表二

（1）該智能潔具應選用_______線插頭。當圖甲電磁鐵線圈中電流從a流向b時，電磁鐵下端是_______極。

（2）下列說法正確的是_______。

A．紅外線感應裝置利用超聲波進行工作

B．暖風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電性

D．漏電保護裝置內的火線與零線短路時，開關S不會被吸起

（3）潔具正常工作，按最大噴水量用設定為38℃的溫水清洗，加熱器的效率

為______%；清洗結束，暖風烘干機工作40s，消耗的電能會使標有“3000imp/（kW·h）”的電能表指示燈閃爍________次。[水的比熱容c=4.2×10-3 J/（kg·℃），室溫為18℃]

（4）分析表二數據可得，當該水泵的流量為0.8×10-4m3/s時，其揚程為_______m；當水泵的流量為1.0×10-4m3/s時，輸出的水達到對應的揚程，次過程中水泵克服水重力做功的功率P=_______W。

（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小。當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對水溫的控制。

①適當_______（填“增大”或“減小”）電源電壓，可使控制水溫的預設值升高；

②電源電壓設定為10V，當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。若預設的水溫相對較高，則控制電壓U1是_______V。

Answer 1

【答案】 兩　 N D 80% 6 3.2 5 減小 6

【解析】（1）由甲圖可知，智能潔具的外殼不是金屬的，所以不需要用三線插頭，選兩線插頭即可；當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）紅外線感應水龍頭是通過紅外線反射原理，故A錯誤；暖風烘干，有熱風吹，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，很快變干，故B錯誤；銀具有良好的導電性，納米銀（直徑為納米級的銀單質）材料，殺菌效果好，不是銀分子，故不具有良好的導電性，故C錯誤；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S不會被吸起，故D正確。

（3）由ρ=m/V可得，每分鐘噴出水的質量：m=ρV=1.0×103 kg/m3 ×1.2×10-3 m3 =1.2kg，

水吸收的熱量：Q=cm△t=4.2×103 J/（kg℃）×1.2kg×（38℃-18℃）=1.008×105 J，

由P=W/t可得：W電 =Pt=2100W×60s=1.26×105 J，

加熱效率：η=Q/W×100%=1.008×105J/1.26×105J×100%=80%；

由P=W/t可得，暖風烘干機工作40s，消耗的電能：

W=P烘干 t=180W×40s=7200J=7200/3.6×106kWh=0.002kWh，

電能表指示燈閃爍次數n=0.002kWh×3000imp/（kWh）=6，

（4）根據表格中的數據可知，當流量增大為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，因而當流量為為0.8×10-4 m3 /s時，為1.2×10-4m3 /s的2/3，

則楊程為7.20m×(2/3)2=3.2m，

由ρ=m/V可得，當水泵的流量為1.0×10-4 m3 /s時，

每秒鐘流過水的質量m′=ρV=1.0×103 kg/m3 ×1.0×10-4 m3 =0.1kg，

重力G=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，當水泵的流量為1.0×10-4 m3 /s時，

輸出的水達到對應的揚程為5m，水泵做功W=Fs=Gh=1N×5m=5J，則功P=W/t=5J/1s=5W，

（5）①當設定的溫度升高時，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R1 =6Ω時的電壓U1 ，電路中的電流為I=U1/6Ω，熱敏電阻的電壓U2 =U-U1 =10V-U1 ，

電功率P=U2 I，則有4W=（10V-U1 ）×U1/6Ω，

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，設計為6V