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3.如图为小颖同学设计的电热水器的原理图,该电热水器具有加热、保温功能.图甲中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路.当电磁铁线圈中的电流I<10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通.热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其电阻R随温度变化的规律如图乙,热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中.已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V.

(1)通电螺线管上端为N极.
(2)衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是多大?
(3)保温状态下,若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%,求10分钟内热水器散失的热量;
(4)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?

分析 (1)知道电流的方向,由右手螺旋定则即可判断出通电螺线管的N、S极.
(2)由电路图知:衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通时,加热电路中电阻最小,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电路功率最大,处于加热状态;当继电器上方触点和触点c接通时,加热电路电阻较大,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电路功率较小,电路处于保温状态;
衔铁被吸下时,电阻R1与R2并联,由并联电路特点可以求出加热电路的总电阻;
(3)先由功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出加热电路在保温状态下10min内电路产生的热量,然后根据题意求出热水器散失的热量;
(4)由热敏电阻的R-t图象找出热敏电阻的最小阻值,此时电路电流最大,根据电路的最大电流求出控制电路保护电阻R0的最小阻值,这是控制电路正常工作的最小阻值;求出衔铁刚好被吸下时热敏电阻的阻值,然后由图象找出该阻值对应的温度,这就是储水箱中水的温度.

解答 解:(1)右手握住螺线管,四指指向电流方向,则大拇指所指的方向即通电螺线管的上端为N极,下端为S极.
(2)由电路图可知,衔铁被吸下时,R1、R2并联,则加热电路的总电阻R=$\frac{R1R2}{R1+R2}$=$\frac{33Ω×66Ω}{33Ω+66Ω}$=22Ω;
(3)由电路图可知,保温状态下,R2、R3串联,
10min加热电路产生的热量Q=$\frac{U2}{R2+R3}$t=$\frac{(220V)2}{66Ω+154Ω}$×600s=1.32×105 J,
则10分钟内热水器散失的热量Q′=$\frac{Q}{η}$=$\frac{1.32×105J}{80%}$=1.65×105 J 
(4)由图乙可知,热敏电阻的最小值是R=200Ω,当R最小,控制电路中的电流不超过最大值时,保护电阻R0阻值最小,由I0=$\frac{U1}{R+R0}$得,保护电阻R0的最小值 R0=$\frac{U1}{I0}$-R=$\frac{6V}{0.015A}$-200Ω=200Ω,
由题意可知,衔铁刚好被吸下时,电路电流I=10mA=0.01A,
此时电路总电阻R=$\frac{U1}{I}$=$\frac{6V}{0.01A}$=600Ω,此时热敏电阻R=R-R0=600Ω-200Ω=400Ω,
由图乙可知,此时水温为60℃;
答:(1)N;
(2)衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是22Ω;
(3)10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J;
(4)保护电阻R0的阻值至少为200Ω,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃.

点评 本题考查了求加热电路处于加热状态时的电阻、10分钟热水器散失的热量、保护电阻的最小阻值、水的温度等问题,考查的内容较多;分析清楚电路结构是本题正确解题的前提与关键;要正确解题,需要熟练掌握并联电路的特点、电功公式、欧姆定律等知识.

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c.如图丙所示,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离.
请针对以上操作回答下列问题:
(1)以上操作中错误的一次是b(填“a”“b”或“c”).
(2)对比两次正确实验操作能说明:小车受到的阻力越小,通过的距离越远.
(3)纠正错误后,多次实验进行分析,并进一步推测:在水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,它将做匀速直线运动.
(4)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时初速度相同.
(5)在水平面滑行的小车受到的重力和小车对水平面的压力不是(填“是”或“不是”)一对平衡力.
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18.如图所示,A灯标有“4V 4W”字样,B灯标有“4V 2W”字样.闭合开关,从右向左缓慢移动滑动变阻器滑片P,直到其中一盏灯恰好正常发光,此时正常发光的是B灯,电压表的示数是6V.(灯丝电阻视为不变)

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②往杯中逐渐加盐并搅拌,直至观察到枣悬浮,随即停止加盐,如图(乙).
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④将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒,如图(丁),量筒的读数为55mL.
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13.下列是一些现象及相关的物理知识,其中正确的是(  )
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