Question

【题目】阅读短文，回答问题。

智能洁具

智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭。

某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关S切断电源。

这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能。表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）。

表一

表二

（1）该智能洁具应选用_______线插头。当图甲电磁铁线圈中电流从a流向b时，电磁铁下端是_______极。

（2）下列说法正确的是_______。

A．红外线感应装置利用超声波进行工作

B．暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化

C．纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性

D．漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关S不会被吸起

（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为38℃的温水清洗，加热器的效率

为______%；清洗结束，暖风烘干机工作40s，消耗的电能会使标有“3000imp/（kW·h）”的电能表指示灯闪烁________次。[水的比热容c=4.2×10-3 J/（kg·℃），室温为18℃]

（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为0.8×10-4m3/s时，其扬程为_______m；当水泵的流量为1.0×10-4m3/s时，输出的水达到对应的扬程，次过程中水泵克服水重力做功的功率P=_______W。

（5）图乙为洁具的温控装置原理图。R1是滑动变阻器，R2是热敏电阻，其阻值温度升高而减小。当R1两端电压U1增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。

①适当_______（填“增大”或“减小”）电源电压，可使控制水温的预设值升高；

②电源电压设定为10V，当R1接入电路的阻值为6Ω时，R2的电功率为4W，此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高，则控制电压U1是_______V。

Answer 1

【答案】 两　 N D 80% 6 3.2 5 减小 6

【解析】（1）由甲图可知，智能洁具的外壳不是金属的，所以不需要用三线插头，选两线插头即可；当图甲电磁铁线圈中电流从a流向b时，由右手沿着电流方向抓住螺线管，则大拇指朝下，即螺线管下端为N极，上端为S极，

（2）红外线感应水龙头是通过红外线反射原理，故A错误；暖风烘干，有热风吹，使水的温度升高，水上方的空气流动速度增大，从而加快了水的蒸发，很快变干，故B错误；银具有良好的导电性，纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好，不是银分子，故不具有良好的导电性，故C错误；漏电保护装置是在火线和零线中电流不等的情况下动作，因而短路时虽然电流很大，但是互相和零线的电流相等，不会动作，则开关S不会被吸起，故D正确。

（3）由ρ=m/V可得，每分钟喷出水的质量：m=ρV=1.0×103 kg/m3 ×1.2×10-3 m3 =1.2kg，

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

由P=W/t可得：W电 =Pt=2100W×60s=1.26×105 J，

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

由P=W/t可得，暖风烘干机工作40s，消耗的电能：

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

电能表指示灯闪烁次数n=0.002kWh×3000imp/（kWh）=6，

（4）根据表格中的数据可知，当流量增大为2倍时，杨程增大为原来的4倍，说明杨程与流量的平方成正比，因而当流量为为0.8×10-4 m3 /s时，为1.2×10-4m3 /s的2/3，

则杨程为7.20m×(2/3)2=3.2m，

由ρ=m/V可得，当水泵的流量为1.0×10-4 m3 /s时，

每秒钟流过水的质量m′=ρV=1.0×103 kg/m3 ×1.0×10-4 m3 =0.1kg，

重力G=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，当水泵的流量为1.0×10-4 m3 /s时，

输出的水达到对应的扬程为5m，水泵做功W=Fs=Gh=1N×5m=5J，则功P=W/t=5J/1s=5W，

（5）①当设定的温度升高时，则热敏电阻的阻值减小，要保持电阻R1 的电压不变，则必须保持电路中的电流不变，因而必须减小电源电压；

②当R1 =6Ω时的电压U1 ，电路中的电流为I=U1/6Ω，热敏电阻的电压U2 =U-U1 =10V-U1 ，

电功率P=U2 I，则有4W=（10V-U1 ）×U1/6Ω，

解得U1 =4V或U1 =6V，由于要使得水温度较高，则R2 的电阻较小，电路中的电流较大，则必须使得U1 较大，设计为6V