题目内容
【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。
【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