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    3．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V  2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．

    （1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
    （2）调节滑动变阻器，使R1=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
    （3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应增大（填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值．为什么？

    分析 （1）根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量；根据Q=W=Pt求出1min电热丝R0产生的电热，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求电热器的加热效率；
    （2）从乙图直接读出恒温箱中温度在25℃时热敏电阻的阻值，根据电阻的串联求出总阻值，衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流，根据欧姆定律求出电源电压；
    （3）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，根据热敏电阻的变化和欧姆定律判断滑动变阻器滑片移动的方向．

    解答 解：（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（25℃-20℃）=2.1×106J；
    电热器消耗的电能W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J，
    电热器的加热效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{2.4×1{0}^{6}J}$×100%=87.5%；
    （2）当水温达到25℃时停止加热，由图乙可知，热敏电阻的阻值为：Rt=80Ω，
    因为串联电路的总阻值等于各电阻之和，所以电路中的总电阻：R总=Rt+R1=80Ω+280Ω=360Ω，
    衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流为：I=100mA=0.1A，
    由欧姆定律得，电源电压：U=IR总=0.1A×360Ω=36V；
    （3）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，即将启动的温度调高，则热敏电阻的阻值将减小，由I=$\frac{U}{{R}_{t}+{R}_{1}}$可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，则滑动变阻器接入电路的阻值应增大．
    答：（1）电热器的加热效率为87.5%；
    （2）控制电路中的电源电压U是36V；
    （3）增大；温度调高，热敏电阻的阻值将减小，由I=$\frac{U}{{R}_{t}+{R}_{1}}$可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，则滑动变阻器接入电路的阻值应增大．

    点评 本题难度较大，既需要从电磁铁的性质上进行分析，还要对电磁继电器的原理进行分析．能从图乙得出相关信息、结合串联电路的特点和欧姆定律求解是本题的关键．

    练习册系列答案
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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    13．举重运动员在2s内把2500N的杠铃匀速举高了2m，他对杠铃做了5000J的功，他的功率是2500W．

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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    14．某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω  1A”，灯泡L标有“2.5V  1.25W”字样（忽略灯丝电阻变化），在不损坏电路元件的情况下，则此电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A，滑动变阻器阻值变化的范围4Ω～10Ω．

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    科目：初中物理 来源： 题型：实验探究题

    11．①图1中木块的长度是2.20cm．

    ②图2中的速度表读数为80km/h．
    ③图3中测力计的示数是2.6N．

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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    18．“电动葫芦”普遍使用的起重设备（如图），它通过电动机和一个动滑轮将物体提高，如图“电动葫芦”将0.9t的钢材匀速吊起1m高，钢绳的拉力为5000N，则做的有用功为9×103J，动滑轮的机械效率为90%，动滑轮重1×103N；若用此“电动葫芦”将1t的钢材提高1m，钢绳的拉力所做的功为1.1×104J （g=10N/kg，不计绳重和摩擦）

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    8．如图，某物块用细线系在弹簧测力计下，在空气中称时示数是15N（甲图），浸没在水中称时示数是5N（乙图），浸没在另一种液体中示数为10N（丙图），则物块受到水的浮力为10N，如果物块在水中继续下沉，物块所受到的浮力将不变（增大/减小/不变），丙图中液体的密度为0.5×103kg/m3．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    15．阅读《火车到火箭》，回答问题．
    火车到火箭
    17世纪，人类发明了热机．最早的热机是蒸汽机，在锅炉里把水烧成水蒸汽，水蒸气在汽缸里推动活塞做功．英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机在之后100多年里对工业的发展起了极其重要的作用．蒸汽机不仅笨重，效率又很低，只有25%～30%，交通运输的发展迫切需要比较轻便和效率更高的热机．于是，内燃机应运而生．内燃机有汽油机、柴油机两大类．汽油机的效率为26%～45%，柴油机的效率为34%～45%，内燃机运行时不需要携带水和煤，不但轻便，效率也提高了．
    早期的飞机是由内燃机提供动力的，从上世纪40年代开始，飞机上日益普遍使用喷气式发动机，它依靠向后高速喷出的气体而前进．在功率相同时，喷气式发动机比内燃机更轻便，这就使生产高速的大型飞机成为可能．
    喷气式发动机有两种：需要用大气中的氧气助燃的，叫空气式发动机，在飞机上使用；自带燃料和氧化剂的叫火箭喷气发动机，它工作的时候不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船．
    热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题．现在的内燃机和喷气机跟最初的蒸汽机相比，效率虽然提高了很多，但从节约能源的要求来看，热机的效率还不能令人满意．最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60%．应用最广的内燃机，其效率只能达到40%，大部分能量被浪费掉了．
    （1）请回答下列问题：
    ①英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，他是世界公认的蒸汽机发明家．
    ②喷气式发动机有两种：需要用大气中的氧气助燃的，叫空气式发动机．
    ③火箭喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能．
    （2）你认为下列提高热机效率的途径中说法错误的是B（选填字母）．
    A．尽量使燃料充分燃烧　B．尽量减少输出功率
    C．尽量减少摩擦　　　　D．尽量减少热量损失．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    12．如图甲所示，电阻R1R2并联．
    （1）试写出I1、I2、R1、R2之间的关系，并根据并联电路的特点推导．
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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    13．如图所示是某电能表表盘的部分数据（imp表示电能表指示灯闪烁的次数）．当电路中某用电器单独工作6min时，电能表指示灯闪烁了320次，则该用电器消耗的电能是0.1kW•h，它的功率是1000W．

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