题目内容
有一种WSJ-60型号电水壶，图4是电水壶的电路图，L1为电源指示灯、L2为保温指示灯、L3为加热指示灯，R1、R2、R3为指示灯的保护电阻，其大小为100kΩ左右；R为加热器，其电阻小于100Ω；S1、S2为压键开关；ST温控器是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制。当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关S1、S2，并接通电路，如果插头插入插座后，就接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开。该壶有手动和自动两种工作状态。当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回。当钮子开关拨到自动挡时，此时通过ST温控器将加热电阻连入，并开始加热；当水沸腾后，ST温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮；当水的温度低于某温度后，ST温控器又重新接通，再次进入加热状态。若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，根据以上叙述与观察，请回答以下问题。
1．在下列空格中填写“亮”或“不亮”
(1)手动状态通电工作时，电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。
(2)自动状态通电工作时，水沸腾前：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。水沸腾后：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。
2．现将一满壶25℃的水在标准大气压下烧开需时10min，请计算该电水壶的热效率。水的比热容c=4.2×103J／(kg·℃)。
3．通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮的?
4．试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是100kΩ，当它处于保温状态时，试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题?
1．（1）亮，亮，不亮；…（2分）（说明：全对为2分，答错一个扣一分，直到扣完2分为止）
（2）亮，亮，不亮；亮，不亮，亮。…（4分）
（说明：全对为4分，答错一个扣一分，直到扣完4分为止）
2． Q有=cρV（t1-t0）=3.15×105J …（1分）
Q总 =600W×10×60s=3.6×105J …（1分）
η= Q有/Q总=87.5% …（1分）
3．当电水壶处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯与ST双金属片温控器并联，…（1分）
且ST双金属片温控器处于联通短路状态，…（1分）
所以保温指示灯被短路不亮。…（1分）
4．由P=U2/R得电水壶正常工作时其加热电阻的阻值
R =U2/ P=80.7Ω …（1分）
保温状态时，通过电热器的电流
I=U/（R1+RL1+R2）＜U/R2=2.2×10-3A …（1分）
就以这个电流计算，保温状态时电热器的发热功率为
P=I2R=3.9×10-4W …（1分）
即可以近似认为不发热。所以保温状态下的水温逐渐降低。
表1中提供的是明湖中学使用的一台教学投影仪的有关数据，请根据其中的数据，通过计算回答：
1．这台投影仪的耗电总功率是多大?
2．如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所用电阻的阻值应该多大?该电阻消耗的功率为多大?
3．这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗?为什么?
4．如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。(要求定性说明即可)
| 电源工作电压 | 220V | 电源频率 | 50Hz |
| 光源电压 | 24V | 光源电流 | 10.0A |
| 鼓风机电压 | 220V | 鼓风机电流 | 0.1A |
小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图3所示。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，相应的指示灯亮：“×”表示对应的开关断开，相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。
1．按照他的设想，帮他计算出R1、R2、R3的阻值各为多少？
2．补齐表中其余挡位的空格。
| 额定电压 | 220V | 额定频率 | 50Hz | ||
| 档位 | S1 | S2 | S3 | 功率 | |
| 1 | √ | × | × | 200W | |
| 2 | × | √ | × | 300W | |
| 3 | |||||
| 4 | |||||
| 5 | |||||
| 6 | |||||
| 7 | 900W | ||||
现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表，每个用户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水。
所购水用完后自动关阀断水，用户必须重新购水，方能重新用水。图7是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表，其主要技术参数如表2所示。请根据表2
中的数据，回答下列问题：
项目 | FY-15E热水表 | FY-20E热水表 | FY-25E热水表 |
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质量 | 1.4㎏ | 1.8㎏ | 2.5㎏ |
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长度 | 165 mm | 195 mm | 225 mm |
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口径(DN) | 15 mm | 20mm | 25mm |
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过载流量 | 3m3／h | 5m3／h | 7m3／h |
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常用流量 | 1.5m3／h | 2.5m3／h | 3.5m3／h |
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分界流量 | 0.12m3／h | 0.2m3／h | 0.3m3／h |
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最小流量 | 0.03m3／h | 0.05m3／h | 0.07m3／h |
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起动流量 | ≤0.010m3／h | ≤0.012m3／h | ≤0.017m3／h |
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水表性能 | B级表 |
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密封性 | 1.6MPa水压，15min内不泄漏 |
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最小读数 | 0.0001 m3 |
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最大读数 | 9999.9999 m3 |
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用户窃水 | 自动关阀并提示 |
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电源 | 3.6V、2.4Ah锂电池2节串联 |
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IC卡的保密性 | 射频卡，一表一卡，不可复制 |
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IC卡使用寿命 | 使用次数>10万次 |
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报警方式 | 剩余水量2 m3时报警，用完剩余水后关阀 |
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静态工作电流 | 0.5mA | |||
开阀或关阀时的工作电流 | 500mA | |||
常用流量误差 | ≤2％ | |||
工作温度 | 温度：0℃一90℃(FY系列) | |||
工作水压 | 0.1 MPa～0.6MPa | |||
材料 | 铜 |
(1)要保证水表正常工作，水平位置相对水塔内的水面高度差的范围应是多少?
(g取10 N／kg)
(2)如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池?水表开阀或关阀时它的电功率是多少?
(3)FY-25E型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时，需要用多大功率、效率为80％的锅炉来加热原来温度为20℃的水?如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤?(煤的热值是3×107J／kg)
(4)FY一15E热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时?
(5)FY-20E水表出水口水的最大流速是多少?
