Question

3．阅读短文，回答问题．

智能洁具
智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭．
某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关S切断电源．
这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能．表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）．
表一

额定电压	220V	清洗喷水量	0.8L/min～1.2L/min
烘干机额定功率	180W	加热器额定功率	2100W

表二

流量Q/（×10-4m3•s-1）	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
扬程H/m	1.25	1.80		5.00	7.20

（1）该智能洁具应选用两线插头．当图甲电磁铁线圈中电流从a流向b时，电磁铁下端是
N极．
（2）下列说法正确的是D．
A．红外线感应装置利用超声波进行工作
B．暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化
C．纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性
D．漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关S不会被吸起
（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为38℃的温水清洗，加热器的效率为80%；清洗结束，暖风烘干机工作40s，消耗的电能会使标有“3000imp/（kW•h）”的电能表指示灯闪烁6次．[水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃），室温为18℃]
（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为0.8×10^-4m³/s时，其扬程为3.2m；当水泵的流量为1.0×10^-4m³/s时，输出的水达到对应的扬程，此过程中水泵克服水重力做功的功率P=5W．（g取10N/kg）
（5）图乙为洁具的温控装置原理图．R₁是滑动变阻器，R₂是热敏电阻，其阻值温度升高而减小．当R₁两端电压U₁增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制．
①适当减小（填“增大”或“减小”）电源电压，可使控制水温的预设值升高；
②电源电压设定为10V，当R₁接入电路的阻值为6Ω时，R₂的电功率为4W，此时加热电路恰好被切断．若预设的水温相对较高，则控制电压U₁是6V．

Answer 1

分析 （1）根据智能洁具的电路图可知，只有火线和零线可确定答案，根据右手螺旋定则可知电磁铁的磁极；
（2）①红外线的主要应用有：红外线照相、红外线夜视仪、红外线加热、红外线摇控等．
②影响蒸发快慢的因素有：液体的温度、液体的表面积、液体上方的空气流动速度；
③喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；
④根据智能洁具的工作原理分析．
（3）根据清洗喷水量可知水的体积，利用密度公式可求水的质量，利用Q=cm△t可求得水吸收的热量，利用P=$\frac{W}{t}$可求消耗的电能，然后利用η=$\frac{Q}{W}$可求得加热器的效率，已知电能表的参数“3000imp/（kW•h）”，然后可求闪烁的次数．
（4）根据流量为0.6×10^-4m³•s^-1和0.8×10^-4m³•s^-1时的杨程，可得出流量增大和杨程增大的关系，然后可求得该水泵的流量为1.0×10^-4m³/s时，其扬程为5m；根据密度公式变形求得水的质量，然后利用G=mg可求得其重力，再利用W=Gh可求得其重力做功，利用P=$\frac{W}{t}$可求功率；
（5）当滑动变阻器的阻值一定时，热敏电阻越小，则电源电压需减小．
根据欧姆定律和串联电路的电压特点，利用P=UI可求得U₁，然后根据题意由于要使得水温度较高，则R₂的电阻较小，电路中的电流较大，则必须使得U₁较大．

解答 解：（1）由甲图可知，只有火线和零线，选两线插头即可；
当图甲电磁铁线圈中电流从a流向b时，由右手沿着电流方向抓住螺线管，则大拇指朝下，即螺线管下端为N极，上端为S极，
（2）A、红外线感应水龙头是通过红外线反射原理，故A错误；
B、暖风烘干，有热风吹，使水的温度升高，水上方的空气流动速度增大，从而加快了水的蒸发，很快变干，故B错误．
C、银具有良好的导电性，纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好，不是银分子，故不具有良好的导电性，故C错误；
D、漏电保护装置是在火线和零线中电流不等的情况下动作，因而短路时虽然电流很大，但是互相和零线的电流相等，不会动作，则开关S不会被吸起，故D正确．
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，每分钟喷出水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
水吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1.2kg×（38℃-18℃）=1.008×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得：
W_电=Pt=2100W×60s=1.26×10⁵J，
加热效率：
η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{1.008×1{0}^{5}J}{1.26×1{0}^{5}J}$×100%=80%；
由P=$\frac{W}{t}$可得，暖风烘干机工作40s，消耗的电能：
W=P_烘干t=180W×40s=7200J=7200×$\frac{1}{3.6×1{0}^{6}}$kW•h=0.002kW•h，
电能表指示灯闪烁次数n=0.002kW•h×3000imp/（kW•h）=6，
（4）根据表格中的数据可知，当流量增大为2倍时，杨程增大为原来的4倍，说明杨程与流量的平方成正比，因而当流量为为0.8×10^-4m³/s时，为1.2×10^-4m³/s的$\frac{2}{3}$，则杨程为7.20m×${（\frac{2}{3}）}^{2}$=3.2m，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，当水泵的流量为1.0×10^-4m³/s时，
每秒钟流过水的质量m′=ρV=1.0×10³kg/m³×1.0×10^-4m³=0.1kg，
重力G=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，
当水泵的流量为1.0×10^-4m³/s时，输出的水达到对应的扬程为5m，水泵做功W=Fs=Gh=1N×5m=5J，
则功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{5J}{1s}$=5W，
（5）①当设定的温度升高时，则热敏电阻的阻值减小，要保持电阻R₁的电压不变，则必须保持电路中的电流不变，因而必须减小电源电压；
②当R₁=6Ω时的电压U₁，电路中的电流为I=$\frac{{U}_{1}}{6Ω}$，热敏电阻的电压U₂=U-U₁=10V-U₁，
电功率P=U₂I，则有4W=（10V-U₁）×$\frac{{U}_{1}}{6Ω}$，
解得U₁=4V或U₁=6V，由于要使得水温度较高，则R₂的电阻较小，电路中的电流较大，则必须使得U₁较大，设计为6V．
故答案为：（1）两；N；（2）D；（3）80； 6；（4）3.2  5；（5）减小；6．

点评 综合考查了电能表参数的理解和电能的求法，功率的计算，重力的计算，密度公式及其变形的应用，电功率的计算等多个知识点，难度较大．