题目内容
4．太阳能热水器的电脑芯片可以通过“水位水温传感器”的电阻变化来检测水位和水温变化，从而自动控制进水、加热等．某型号的太阳能热水器的“水位水温传感器”有红、蓝、白、绿四根不同颜色的引出线，其内部结构示意图如图1，其中的水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作，问：
（1）当水箱内的水面由图1的C处降低到D处时，红、蓝两线间的电阻变化了多少kΩ？（四个电阻阻值都等于10kΩ，水箱内A、B、C、D、E、F、G、H均为裸露的金属触点，忽略水的电阻）；
（2）阴雨天时需要电辅助加热．已知加热功率为1500W，要把水箱里的150kg水从40℃加热到60℃，需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg•℃）；不计热损失]
（3）李明手头有一个维修师傅换下来的“水位水温传感器”，其热敏电阻还是好的，于是就想自制一个指针式热敏温度计，他设计的电路如图2所示．如果电路中电源电压等于l2V，定值电阻R0的阻值是2kΩ，上网查到这种热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图3所示，那么，这个指针式热敏温度计的25℃温度刻度跟电压表多少伏的刻度对应？
分析 （1）因水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作的，所以浸入水面下的电阻被短路，据此求出当水箱内的水面由C处降低到D处时，红、蓝两线间电阻的变化； （2）根据Q=cm△t求出水吸收的热量，再根据W=Pt=Q求出电辅助加热工作的时间；
（3）由图3可知，25℃时热敏电阻的阻值，再根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，进一步根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压即可得出答案．
解答 解：（1）由电路图可知，当水面在C处时，R3、R4被水短路，红、蓝线之间的电阻R=R1+R2=10kΩ+10kΩ=20kΩ，
同理，水面在D处时R′=R1+R2+R3=10kΩ+10kΩ+10kΩ=30kΩ，
所以，当水箱内的水面由图1的C处降低到D处时，红、蓝两线间的电阻变化了10kΩ；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×150kg×（60℃-40℃）=1.26×107J，
根据题意有Q吸=W=1.26×107J，
根据P=$\frac{W}{t}$得：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1.26×1{0}^{7}J}{1500W}$=8400s；
（3）从图线可知，25℃时热敏电阻的阻值为10kΩ，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以此时电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{t}}$=$\frac{12V}{2×1{0}^{3}Ω+1{0}^{4}Ω}$=1×10-3A，
定值电阻两端的电压：
U0=IR0=1×10-3A×2×103Ω=2V，
即25℃的刻度对应电压表2V的刻度位置．
答：（1）红、蓝两线间的电阻变化了10kΩ；
（2）需要的加热时间为8400s；
（3）25℃温度刻度跟电压表2伏的刻度对应．
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、吸热热量、电功公式的灵活应用，关键是从题干中得出相关的信息和理解水位水温传感器的工作原理．
如图所示，当开关S闭合时，通电螺线管旁的小磁针按图示方向转动，标出通电螺线管N极及电源的“+”“-”极．
在科技馆内一个女孩手扶放电球，她的头发都竖了起来，放电球的电压高达20万伏，女孩没有触电是因为她站在绝缘的台阶上，没有构成通路；女孩的头发都竖起来的原因是同种电荷相互排斥．| 观察对象 | 有关记录和相关活动 |
| 观察电磁炉铭牌 | U额=220V P额=1kW |
| 观察电能表的铭牌 | 220V 10（40）A 50Hz 2000r/kW•h |
| 用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg，初温t=30℃） | 关闭家里其他用电器，只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为50℃． |
（1）加热5min，水所吸收的热量；
（2）若利用煤气灶烧水，不计热损失，则电磁炉加热5min，水所吸收的热量需要通过燃烧多少煤气才能获得．
（3）电磁炉的实际电功率；
（4）请你将（3）的结果与他在活动中的有关数据进行比较，发现了什么新问题？并解释可能的原因．
| A． | 图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 | |
| B． | 图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能 | |
| C． | 图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 | |
| D． | 图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 |
| A． | 日食是由于光的折射形成的 | |
| B． | 用玻璃三棱镜可以使太阳光发生色散 | |
| C． | 能够看到周围的物体，是因为眼睛发出的光照射到物体上 | |
| D． | 水杯中的筷子看起来折断了，是由于光发生了漫反射 |