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    4．如图是某一台式饮水机结构剖面示意图，控水槽中浮体A与阀门C固定相连，当A恰好浸没时阀门C关闭，A未浸没时C略有下降，桶内水流入控水槽．图2是其内部电路．不计大气压强的影响、热量损失和阀门C与筒壁的摩擦，g=10N/kg，c水=4.2×103 J/（kg•℃）．

    （1）若热胆中储水1.0kg，由加热管加热，经过10min将水由20℃加热到100℃，求加热管的电功率．
    （2）若浮体A及阀门C的总重力为0.1N，水桶内水深40cm，阀门C横截面积1.0cm2，为使控水槽内保持一定的水位，浮体A的体积至少为多大？
    （3）水沸腾前，红灯亮、绿灯灭，加热管正常工作，温控开关2闭合，温控开关1应该闭合（填“断开”或“闭合”）．水沸腾后，红灯灭、绿灯亮，加热管停止加热，温控开关2断开，温控开关1应该断开（填“断开”或“闭合”）．
    （4）当红、绿指示灯中某灯两端电压与电源电压很接近时，该指示灯才会发光，则红、绿指示灯电阻R红、R绿应满足的条件是红灯电阻远小于绿灯电阻．

    分析 （1）根据公式Q=cm△t可求水应吸收的热量；热量全部由电能提供，再利用公式P=$\frac{W}{t}$求出电热管的电功率；
    （2）根据公式p=ρgh可求桶口处水的压强；再利用公式F=PS可求C受到的水的压力；再利用浮力公式求出浮体A的体积；
    （3）（4）水沸腾前，需要加热，加热管需要工作，闭合开关1，绿灯被短路，不能发光，闭合开关2，加热管和红灯并联同时工作；沸腾后，加热管停止工作，两开关同时断开，红灯和绿灯串联，要想绿灯亮，红灯灭，红灯的电阻必须远远小于绿灯的电阻．

    解答 解：（1）水应吸收的热量：
    Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100-20）℃=3.36×105J；
    因热量全部由电能提供，即W=Q=Pt；
    所以电热管的电功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{600s}$=560W；
    （2）浮体A具有最小体积的条件是：浮体A刚好浸没在水中时受到向上的浮力跟阀门C受到水向下的压力相等，桶口处的水压：
    p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa；
    C受到的水的压力：F=pS+G=4×103Pa×10-4m2+0.1N=0.5N；
    由F浮=F=ρgV排可得，浮体A的最小体积：
    V=V排=$\frac{F}{ρg}$=$\frac{0.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10-5m3；
    （3）当温控开关1、2都闭合时，加热管正常工作，红灯亮，绿灯因被短路不亮；
    当水沸腾后，温控开关1、2都断开，加热管不工作，这时红灯与绿灯串联，且红灯灭绿灯亮，
    （4）根据串联电路的电压特点可知：红灯不亮，则电功率太小，即分压太小，而绿灯能达到发光状态，则功率大，分压很大；这应是在绿灯电阻远大于红灯电阻的条件下．
    答：（1）加热管的电功率为560W；
    （2）浮体A的体积至少为5×10-5m3；
    （3）闭合；断开；
    （4）红灯电阻远小于绿灯电阻．

    点评 本题考查体积、电功率的计算以及对电路的分析，主要是公式及其变形的灵活运用，难点是对电路的分析，知道开关断开与闭合时，电路的连接情况，尤其是两灯串联时一个不发光的情况．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    15．在测定小灯泡功率的实验中：

    （1）除了待测灯泡外，选用了电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干，要完成该实验还必须有电源．
    （2）在连接电路时连接时，开关处于断开状态，滑动变阻器在电路中的作用有：保护电路和改变灯泡两端电压．
    （3）已知小灯泡的额定电压是2.5V，闭合电键后，小灯泡两端电压为2V，若要测其额定功率，则调节滑动变阻器时，应注意观察电压表直到示数为2.5V为止．
    （4）实验中，同学们记录了多组小灯泡两端的电压及对应通过小灯泡的电流值，但表格中仍有不当之处，它是，忽略不当之处，请将表格中所缺内容填写完整．（小灯泡正常发光时电流表的示数如图2）
    电压U/V1.52.02.53.0
    电流I/A0.20.220.28
    实际功率P/W0.30.440.84
    灯泡发光情况很暗暗正常发光很亮
    灯泡功率的平均值/W
    （5）小组同学们分析实验数据得出的普遍规律：小灯泡的发光亮度是由灯泡的实际功率决定的，且实际功率越大，小灯泡越亮．
    （6）在实验过程中，某同学发现，电压表示数减小，灯泡变亮；电压表示数增大，灯泡变暗，产生上述现象的原因是灯泡与滑动变阻器串联，电压表并联在滑动变阻器两端．
    （7）此实验还可用于，由表中数据，还可得出的规律是灯泡灯丝的电阻随电流的增大变大．

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    D．不同种类物质，质量和体积的比值一定不同

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

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    （2）该洗衣机的加热器正常工作时的电阻为多少？
    （3）洗衣机的洗涤功能和加热功能是同时工作并同时停止的，若连续洗涤用时40min，洗衣机消耗的电能为多少？

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

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