某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制-优题课

某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计， $R$ 为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流 $Ig = 15 mA$ ，其阻值 $R$ 随温度变化的规律图像如图乙所示，电源电压 $U_{1}$ 为 $6 V$ ，当电磁铁线圈中的电流 $I > 8 mA$ 时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点 $a$ 、 $b$ 接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流 $I ⩽ 8 mA$ 时，继电器上方触点 $c$ 接触，保温电路接通，热敏电阻 $R$ 和工作电路中的三只电阻丝 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ ，均置于储水箱中， $U_{2} = 220 V$ ，加热时的功率 $P_{加热} = 2200 W$ ，保温时的功率 $P_{保温} = 110 W$ ，加热效率 $η = 90 %$ ， $R_{2} = 2 R_{1}$ ，水的比热容 $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})$ ，水箱内最低温度为 $0^{°} C$ 。

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻 $R_{0}$ 的阻值至少为多大？若 $R_{0}$ 为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。

（2）电阻丝 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 的阻值分别为多少欧姆？

（3）该热水器在加热状态下，将 $44 kg$ 、 $20^{°} C$ 的水加热到 $50^{°} C$ 需要多少时间？

科目物理题型计算题难度较难

知识点：电功计算公式的应用能量利用效率电功率的计算热量的计算欧姆定律的应用电阻的串联

如图所示，王老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料薄片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，水和塑料片都不会掉下来，接着将倒置的杯子悬挂在玻璃钟罩内，封闭钟罩后用抽气机持续抽出钟罩内的空气，直至塑料片掉下。已知杯中水和塑料片总质量为 $100 g$ ，倒置后杯和水与塑料片的接触面积为 $12.5 c m^{2}$ ．（不考虑分子间作用力）

$(1)$ 塑料片不掉下来说明了　　的存在，通过计算可知，当钟罩内气压降到　　 $Pa$ 时，塑料片会掉下。 $(g$ 取 $10 N / kg)$

（2）王老师在实际操作中发现，抽气至钟罩内气压为 $30 kPa$ 时，玻璃杯内出现了一些小气泡，继续抽气至钟罩内气压为 $8 kPa$ 时，塑料片就掉下了，请你对此时塑料片掉下的现象作出合理的解释：　　。

如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关 $S$ 可根据水温自动切换加热和保温两种状态， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 是发热电阻，热水器主要参数如下表。 $[$ 水的比热容为 $4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{°} C)]$

额定电压	$220 V$	容积	$30 L$
加热功率	$2000 W$	保温功率	$800 W$

（1）开关 $S$ 跳至　　触点位置时，热水器进入保温状态，水箱内装满水时，水的质量为　　 $kg$ 。

（2） $R_{2}$ 的阻值为多大？

（3）水箱中装满初温为 $25^{°} C$ 的水，加热使温度升高到 $55^{°} C$ ，水需要吸收多少热量？

（4）在上述加热状态下，热水器正常工作 $35 \min$ 需消耗多少电能？加热效率是多少？

阅读短文，回答问题。

客机 $C 919$

如图甲，我国研制的大客机 $C 919$ 于5月5日首飞成功。

$C 919$ 机舱内覆有一层高孔率”超细航空级玻璃棉“，能很好地保温与吸收噪音，其单丝纤维直径只有 $3 ~ 5 μm$ ， $1 m^{3}$ 的质量为 $5 kg$ 。

机舱内先进的”呼吸系统“，使飞机在气压只有 $2.5 \times 10^{4} Pa$ 左右的万米高空时，能将机外 $- 50^{°} C$ 以下的冷空气不断压缩，导致送入舱内的空气温度达到 $50^{°} C$ 以上，同时系统依靠传感器的自动控制，使舱内气压和温度达到舒适值。

该机有较大的翼载，翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值；机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高，所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比，下表是飞机的部分技术参数。

最大起飞质量	$72.5 t$	客舱内气压	$8.0 \times 10^{4} Pa$
巡航速度	$920 km / h$	发动机巡航推力	$3.6 \times 10^{4} N$

（1）阳光下，飞机尾翼呈现绿色，是因为尾翼　　绿光；若飞机的翼载是 $500 kg / m^{2}$ ，则机翼面积为　　 $m^{2}$ 。

（2）下列关于”超细航空级玻璃棉“性质的描述中，不正确的是　　。

$A$ ．单丝纤维比头发细 $B$ ．密度与玻璃差不多

$C$ ．隔音性能相对较好 $D$ ．导热能力相对较弱

（3）在万米高空，机体 $1 m^{2}$ 面积上承受内外气压的压力差约为　　 $N$ ；为确保机舱内的温度维持体感舒适值，机上空调需要不断　　（选填”加热“或”制冷“ $)$ 。

（4）飞机水平匀速巡航时，受到的阻力为　　 $N$ ；若飞机以巡航速度飞行 $0.5 h$ 的过程中，耗油 $1500 kg$ ，发动机的热效率为 $40 %$ ，则此过程中发动机的推进效率为　　 $%$ ．（燃油热值 $q$ 取 $4.6 \times 10^{7} J / kg)$

（5）如图乙是模拟空调温控装置原理的简化电路，电源电压为 $6 V$ ， $R_{1}$ 为电阻箱， $L$ 为阻值不计的线圈， $R_{2}$ 是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流大于等于某一值时，接通受控电路使空调工作。

①若要在较低温度下接通受控电路，应将 $R_{1}$ 的阻值适当　　（选填“增大”或“减小” $)$

②当电阻 $R_{1}$ 调到 $1 kΩ$ 时，能接通受控电路。已知热敏电阻的电流随电压变化的 $I - U$ 图象如图丙，则此时控制电路中的电流为　　 $A$ 。

如图，电源电压恒定，小灯泡 $L$ 标有“ $6 V 3 W$ ”字样，定值电阻 $R_{2}$ 的阻值为 $10 Ω$ ， $R_{1}$ 为滑动变阻器，开关 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 都闭合时， $L$ 恰好正常发光，电流表示数为 $1.1 A$ ．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2） $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 都闭合时， $R_{1}$ 在 $10 \min$ 内消耗的电能；

（3） $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 都断开，调节滑片使 $R_{2}$ 的电功率为 $R_{1}$ 电功率的2倍时， $R_{2}$ 的电功率。

如图所示，是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压 $U = 4.5 V$ ，定值电阻 $R_{1} = 5 Ω$ ．滑动变阻器 $R_{2}$ 上标有“ $25 Ω 1 A$ ”字样， $R_{3}$ 为光敏电阻，其阻值随光照度的变化遵循某一规律，部分数据如下表所示（相同条件下，光越强，光照度越大，光照度单位为勒克斯，符号为 $lx$ ，白天光照度大于 $3 lx)$ ，当 $R_{1}$ 两端电压低至 $0.5 V$ 时，控制开关自动启动照明系统（不考虑控制开关对虚线框内电路的影响）。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值 $E_{0}$ 时，照明系统内照明灯自动工作。

光照度 $E / lx$	0.5	1	1.5	2	2.5	3
光敏电阻 $R_{3}$ 阻值 $/ Ω$	60	30	20	15	12	10

（1）标有“ $6 V 3 W$ ”字样的照明灯，正常工作时的电流为多大？

（2）闭合开关 $S$ ，将滑片 $P$ 移至 $b$ 端，求 $E_{0}$ 为多少？

（3）要使 $E_{0} = 1.2 lx$ ，则 $R_{2}$ 接入电路的电阻应调为多大？若环境的光照度降至 $1.2 lx$ 时能保持 $5 \min$ 不变，求这段时间内 $R_{2}$ 消耗的电能。

（4）本系统可调 $E_{0}$ 的最小值是　　 $lx$ 。