17.太阳能热水器

一台太阳能热水器，如图其室内进出水管的安装示意图，Ⅰ为进水阀，Ⅱ出水阀，Ⅲ为调温阀．在水箱接口处有一根进出水管，一根溢流管，一根排气管．给水箱上冷水或沐浴时用热水，均通过这根进出水管来完成．请完成下列问题：

 (1)给水箱上水时I、Ⅱ应处于何种状态?此时水塔、自来水管与热水器的水箱、排气管、溢流管它们共同构成的物理模型是什么?

(2)若水箱安装在七楼楼顶上，且距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压至少为多大，才能顺利上水．

(3)设水箱容积为100升，在一般的光照条件下，一满箱15℃的水到傍晚时，水温可达到65℃，相当于多少米³的煤气完全燃烧放出的热量  (C_水=4.2X10³J／(kg·℃)，煤气的热值约4X10⁷J／m³). 

(4)水箱中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器．若该电加热器的规格为“220V 2.4KW”，家里当时的实际电压只有200V，要把满箱水温度提高10℃，需加热多少分钟?

某校科技活动小组自制的电热手暖器如图所示．电源电压为6V，允许通过的最大电流为6A，发热体的电阻R₁=1.2Ω，R₃=1.8Ω．

(1)从安全出发，连入的电阻R_l的阻值不能小于多少?

(2)当开关调至“1”档时，电热手暖器消耗的功率为多少?并将该功率标在“1”档位置．

(3)该电热手暖器“2”档位置标明了“20W”字样，那么电阻R₂为多少?

(4)当开关分别调至“1”、“2”、“3”档时，通过R₂的最小电流为多少?

在初三级物理综合实践活动中，小明自制了亮度可调节的小台灯，其电路图及灯泡规格如图所示.

（1）调节开关从触点O依次转动到3的过程中，灯泡的亮度将如何变化？

（2）假设灯泡电阻为R₁，且不因温度而发生变化，已知R₁= R₂= R₃= R_L/3，如果调节开关转到触点3时，灯泡的实际功率是多大？

有一电热毯，说明书上标明所用的电压为220V，电热毯电阻由R₁和R₂组成，R₁=605Ω，如图所示．利用开关S的通断可以使电热毯的发热功率（指电路的总功率）分为两档，Ⅰ档为功率最大，Ⅱ档功率为Ⅰ档的1/4，试问：

（1）开关处于什么状态时，电热毯的功率最大？最大功率为多少瓦特？

（2）电阻R₂应为多大？

（3）改变R₁和R₂的电阻值，请另外设计一个不同的电路实现上面的功能．要求：画出电路图；并求出R₁和R₂的电阻值．

某的工作电压为380 V，工作时流过电动机的电流为2 A，线圈内阻1Ω，试求电动机工作时，线圈每分钟产生多少热量?

如图所示是一个理发用电吹风的实物连接简图．其中发热电阻丝的阻值为50Ω．求：

(1)电吹风吹冷风时，测得插头处电流为0.2A，此时电吹风消耗的电功率．

(2)电吹风吹热风时，正常工作2min，消耗的电能为多少度？

小明同学家想购买一台热水器．为此，小明通过调查得到有关太阳能热水器和电热水器的相关资料和数据如下：某型号的太阳能热水器：水箱的容积为100L，热水器集热管的采光面积为1.5m²，热效率为40％．太阳光的日照强度为1.0×10³J/(m² ?s)．(日照强度表示每平方米面积上1秒钟得到的太阳光的能量．)某型号的电热水器的功率为1.5kw，水箱容积为100L，效率为80%．如果要将100Kg的水从20℃加热到40℃，已知C_水=4.2×10³Ｊ/(Kg?℃)．请问：

（1）用上述型号的电热水器来加热，需要消耗多少电能？加热多长时间？

（2）用上述型号的太阳能热水器来加热，需要多长时间？

（3）根据（1）和（2）的计算分析说明太阳能热水器和电热水器各有哪些优点？

饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R₀是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻．下表是从其说明书中摘录下的一些技术数据（不考虑R₀、R的阻值受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率）．

（1）用你学过的物理知识推理、说明开关S闭合时，饮水机是处于加热状态，还是处于保温状态

（2）求R的阻值．

右表是LG微波炉的部分技术参数．请根据表中信息完成下列问题：

(1)求该微波炉在使用微波档工作时的额定电流．

(2)若使用微波档工作时，做一道菜需用15min，则消耗的电能是多少KW·h?

(3)该微波炉在使用烧烤档工作时的效率是 　．

(4)使用微波档和烧烤档都可以用来加热食物，但它们加热的方式是不同的，前者采用微波加热，后者采用热传递的方式(红外线)加热．请猜测“振荡频率”是针对微波炉哪种工作状态而言的?

某一电饭锅，内部电路如图．R₁是加热电阻，阻值为48.4Ω；R₂是限流电阻，阻值为484Ω．煮饭时，接通电源(220V 50Hz)、闭合手动开关S_l，电饭锅处在加热状态．当锅内食物温度达到103℃时，开关S₁会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合．S₂是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合．问：

(1)若接通电源后没有闭合开关S₁，那么电饭锅能将饭煮熟吗?为什么?

(2)在一个标准大气压下若用这种电饭锅烧水，则开关S₁的自动断电功能不起作用，这是为什么?

(3)在加热和保温两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少? 若电饭锅电能转化为内能的效率为84％，那么在一个标准大气压下将温度为20℃、质量为2.5kg的水烧开，至少需要多长时间?