太阳能是一种清洁、无污染的理想能源，小芳家的太阳能热水器内盛-优题课

如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个挡位，由开关 $S$ 和加热电阻丝 $R_{1} 、 R_{2}$ 组成， $U ＝ 220 V ， R_{2} ＝ 242 Ω$ ；控制电路电压恒定， $R_{0} ＝ 10 Ω$ ， $R_{F}$ 为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘T形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体 $A$ 竖直上浮，通过 $T$ 形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加 $1.5 N$ ，电阻减小 $5 Ω$ 。浮体 $A$ 体积为 $1000 c m^{3}$ ，质量为 $50 g$ 。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体 $A$ 体积的 $\frac{1}{5}$ 浸入水中时，电磁铁线圈中电流为 $200 m A$ ，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体 $A$ 体积的 $\frac{1}{2}$ 浸入水中时，电磁铁线圈中电流为 $240 m A$ ；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为 $300 m A$ 。 $T$ 形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计， $g 取 10 N / k g$ ，水的密度为 $1.0 \times 10^{3} k g / m^{3}$ ，水的比热容为 $4.2 \times 10^{3} J / （ k g • ℃ ）$ 。

（1）当加热器处于高挡位时，加热 $140 s$ 所产生的热量全部被 $1.2 k g$ 的水吸收，水温升高了 $25 ℃$ 。求加热器的高挡功率和低挡功率；

（2）求浮体 $A$ 体积的 $\frac{1}{5}$ 浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；

（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体 $A$ 浸入水中的体积。

电动车是人们便捷出行的交通工具。某人骑着电动车在水平路面上沿直线行驶了 $800 m$ ，已知他和电动车的总重力为 $860 N$ ，轮胎和地面的总接触面积为 $20 c m^{2}$ 。假定骑行过程中电动车的牵引力恒为 $50 N$ ，在此骑行过程中，求：

（1）牵引力做的功；

（2）电动车对水平路面的压强。

为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆 $M$ 接触点为 $O$ ；用沙袋将木棒 $B$ 端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。 $O A ： O B ＝ 1 ： 2$ ，每个沙袋重 $300 N$ ，每个滑轮重 $24 N$ 。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）

（1）若A点受到竖直向下的拉力为 $1000 N$ ，为了保持木棒水平平衡，在 $B$ 端至少需要放置几个沙袋？

（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为 $376 N$ 的花架匀速提升 $5 m$ 。求：

①滑轮组的机械效率。

②滑轮组对绳 $A C$ 的拉力。

小明家有一个标有“ $220 V 10 A$ ”的插排（图甲所示），同时接入一个电加热坐垫（“ $220 V 24.2 W$ ”）和一台吸尘器（“ $220 V 1100 W$ ”），吸尘器的电动机线圈电阻为 $2 Ω$ ，小明家电压恒为 $220 V$ 。

（1）吸尘器工作 $10 m i n$ 消耗的电能是多少？

（2）现有一个电吹风机（“ $220 V 880 W$ ”），请通过计算说明插排能否允许再接入此电吹风机，使 $3$ 个用电器同时工作。

（3）图乙是电加热坐垫（“ $220 V 24.2 W$ ”）的简化电路图，通过调控开关可实现保温和加热两个功能。电阻 $R_{1}$ 在调温盒内，电阻 $R_{2}$ 置于坐垫内用于加热．电加热坐垫处于保温状态时电阻 $R_{2}$ 消耗的电功率为 $20 W$ ，则 $R_{1}$ 的阻值为多少？

如图甲所示，电源电压恒定， $R_{1}$ 是定值电阻， $R_{2}$ 是滑动变阻器，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当滑片滑到正中央时，电压表示数为 $3 V$ 。已知两个电阻的 $U ﹣ I$ 图象如图乙所示。求：

（1）电源电压以及当滑动变阻器滑片滑在最右端时电流表电流；

（2）滑动变阻器电阻保持 $5 Ω$ 不变，通电 $1 m i n$ ，滑动变阻器的电功率以及电流通过电路做的总功。