Question

18．国庆放假期间，小明一家去农庄休闲旅游．

（1）细心地小明发现，进入农庄的路口安装了带有太阳能电池板的警示灯，如图甲所示．白天，太阳能电池板将太阳能转化成电能并储存起来，提供给LED灯；
（2）进入宾馆房间，将房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用，如图乙所示，房卡的作用相当于电路元件中的开关．房间里提供有路由器，如图丙，路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备，通过后排的接口可以同时连接多台电脑独立工作，各接口之间是并联（选填“串联”、“并联”）的，判断的依据是用电器之间独立工作互不影响．
（3）小明还发现房门口装有开关S₁，床头装有开关S₂，这两个开关都能单独控制房间的吊灯，图丁中的电路图能符合这一要求的是C．
（4）小明看到房间内使用的是燃气热水器，想测试一下该热水器的效率．他先设置热水器输出热水的温度为40℃，热水出水流量是5kg/min，已知当时自来水的温度是15℃，天然气的热值为3.2×10⁷J/m³，接通热水器的工作开关8min后停止工作，此时观察天然气表共用了0.15m³的天然气，则该热水器的实际效率是多少？

Answer 1

分析 （1）太阳能可以转化为电能；
（2）开关的作用是控制电路的通断，串联电路中开关控制所有用电器，并联电路中干路的开关控制所有用电器，支路的开关控制本支路用电器；串联电路各用电器工作情况互相影响，并联电路各用电器工作情况互不影响．
（3）任意一个开关均可以开灯、关灯，说明任何一个开关闭合时，灯泡都亮，任何一个开关断开时灯泡都灭．据此分析判断．
（4）先求出水吸收的热量和燃气放出的热量，再利用效率公式求出效率．

解答 解：（1）白天，太阳能电池板将太阳能转化成电能，并储存起来；
（2）房卡可以控制用电器的工作，不插入插槽中，所有房间内的用电器都不工作，所以房卡相当家庭电路的开关；房间里的电视机和电灯工作时互不影响，所以是并联的；
（3）A、两开关串联，只有当两开关同时闭合时吊灯才发光，不符合题意；
B、两开关并联，每一个开关都可以单独控制吊灯，但两者不能相互控制，不符合题意；
C、S₁和S₂为单刀双掷开关，S₁向右掷时灯泡不发光，S₁向左掷时灯泡发光；S₂向右掷时灯泡发光，S₂向左掷时灯泡不发光，任意一个开关都可以开灯、关灯，符合题意；
D、当两开关都向左时，会出现电源短路，不符合安全用电的原则，不符合题意；
故选C．
（4）水吸收的热量为：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4200J/（kg•℃）×5kg/min×8min×（40℃-15℃）
=525000J
天然气燃烧放出的热量：
Q_放=Vq=0.15m³×3.2×10⁷J/m³=4800000J
故实际效率为：η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{525000J}{4800000J}$×100%≈10.9%．
故答案为：（1）太阳；电能；
（2）开关；并联；用电器之间独立工作互不影响；
（3）C；
（4）该热水器的实际效率是10.9%．

点评 此题为一道综合大题，考查了学生对于能量的转化、电路的分析、物质吸热、燃料放热以及效率的理解和掌握，熟悉各知识点是解题关键．