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18.(10分)燃气热水器是广泛使用的家庭电器,通过燃烧天然气(主要成分为$\mathrm{CH}_4$)来实现热水供应。如图甲所示,自来水由进水口进入热水器,经过燃烧区变成热水,从出水口流出。
【电路原理】
燃气热水器内部的控制电路可简化为图乙,电源电压恒为6V,$R_\mathrm{a}$为安装在出水口的热敏电阻,其阻值随温度变化的情况如图丙所示。(已知图乙中电磁铁和磁体相互吸引)
(1)甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水。从燃烧的条件来看,甲烷属于
【温度调试】
(2)燃气热水器通过调节滑动变阻器的滑片调节出水温度,当滑动变阻器连入电路的阻值调节至10Ω、出水口水温稳定时,电流表示数为0.2A,求此时的出水温度。
(3)冬季气温低,需提高出水温度,应如何调节滑动变阻器的滑片?请简述理由。
。
【优化改进】
(4)燃气热水器工作时会将周围的空气吸入燃烧室。氧气不充足时,甲烷燃烧产生有毒的一氧化碳气体。请从安全使用角度考虑,下列哪种安装方式更合理?
【电路原理】
燃气热水器内部的控制电路可简化为图乙,电源电压恒为6V,$R_\mathrm{a}$为安装在出水口的热敏电阻,其阻值随温度变化的情况如图丙所示。(已知图乙中电磁铁和磁体相互吸引)
(1)甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水。从燃烧的条件来看,甲烷属于
可燃物
。【温度调试】
(2)燃气热水器通过调节滑动变阻器的滑片调节出水温度,当滑动变阻器连入电路的阻值调节至10Ω、出水口水温稳定时,电流表示数为0.2A,求此时的出水温度。
(3)冬季气温低,需提高出水温度,应如何调节滑动变阻器的滑片?请简述理由。
向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，温度升高
。
【优化改进】
(4)燃气热水器工作时会将周围的空气吸入燃烧室。氧气不充足时,甲烷燃烧产生有毒的一氧化碳气体。请从安全使用角度考虑,下列哪种安装方式更合理?
A
(填字母)。答案
可燃物
解：(2)由欧姆定律可知，此时电路的总电阻
$R_{总}=\frac {U}{I}=\frac {6\ \mathrm {V}}{0.2\ \mathrm {A}}=30\ \mathrm {Ω}$；
根据串联电路电阻的特点，热敏电阻$R_{a}$的阻值
$R_{a}=R_{总}-R=30\ \mathrm {Ω}-10\ \mathrm {Ω}=20\ \mathrm {Ω}$；
由题图丙可知，此时的出水温度为50℃。
向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，
电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增
大，燃烧更剧烈，温度升高
A
解：(2)由欧姆定律可知，此时电路的总电阻
$R_{总}=\frac {U}{I}=\frac {6\ \mathrm {V}}{0.2\ \mathrm {A}}=30\ \mathrm {Ω}$；
根据串联电路电阻的特点，热敏电阻$R_{a}$的阻值
$R_{a}=R_{总}-R=30\ \mathrm {Ω}-10\ \mathrm {Ω}=20\ \mathrm {Ω}$；
由题图丙可知，此时的出水温度为50℃。
向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，
电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增
大，燃烧更剧烈，温度升高
A
解析
【分析】
本题围绕燃气热水器的相关问题展开，分四个小问逐一分析思路：
1. 第(1)问：依据燃烧的三个条件（可燃物、与氧气接触、温度达着火点），能燃烧的物质属于可燃物，甲烷可燃烧，据此判断类别。
2. 第(2)问：先利用欧姆定律计算电路总电阻，再结合串联电路电阻规律求出热敏电阻的阻值，最后对照热敏电阻阻值随温度变化的图像，确定对应出水温度。
3. 第(3)问：要提高出水温度需让燃烧更剧烈（增大进气量），电磁铁磁性越强越能吸引磁体增大进气量；电磁铁磁性与电流有关，电流越大磁性越强，因此需减小滑动变阻器接入电阻以增大电流，进而判断滑片移动方向并说明理由。
4. 第(4)问：氧气不足时甲烷燃烧产生有毒CO，需保证进气充足，据此选择合理安装方式。
【解析】
(1) 燃烧的三个条件为：物质具有可燃性（可燃物）、与氧气接触、温度达到可燃物的着火点。甲烷能在氧气中燃烧，因此甲烷属于可燃物。
(2) 根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，电路总电阻：
$ R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $；
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此热敏电阻的阻值：
$ R_a = R_{总} - R_{滑} = 30\ \Omega - 10\ \Omega = 20\ \Omega $；
由图丙可知，当热敏电阻阻值为20Ω时，对应的出水温度为50℃。
(3) 要提高出水温度，需让甲烷燃烧更剧烈，即增大进气量；电磁铁磁性越强，对磁体的吸引力越大，进气量越大。电磁铁磁性强弱与电流大小有关，电流越大磁性越强，因此需增大电路电流，减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应向左移动滑动变阻器的滑片；理由：向左移动滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，出水温度升高。
(4) 氧气不足时甲烷燃烧产生有毒的一氧化碳，因此安装时需保证进气充足，避免氧气不足，故合理安装方式为A。
【答案】
可燃物；50℃；向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，温度升高；A
【知识点】
燃烧的条件、欧姆定律的应用、电磁铁的磁性
【点评】
本题以生活中的燃气热水器为载体，综合考查了化学中燃烧的条件和物理中电学、电磁铁的相关知识，将理论与实际应用结合，注重考查学生运用知识解决实际问题的能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕燃气热水器的相关问题展开，分四个小问逐一分析思路：
1. 第(1)问：依据燃烧的三个条件（可燃物、与氧气接触、温度达着火点），能燃烧的物质属于可燃物，甲烷可燃烧，据此判断类别。
2. 第(2)问：先利用欧姆定律计算电路总电阻，再结合串联电路电阻规律求出热敏电阻的阻值，最后对照热敏电阻阻值随温度变化的图像，确定对应出水温度。
3. 第(3)问：要提高出水温度需让燃烧更剧烈（增大进气量），电磁铁磁性越强越能吸引磁体增大进气量；电磁铁磁性与电流有关，电流越大磁性越强，因此需减小滑动变阻器接入电阻以增大电流，进而判断滑片移动方向并说明理由。
4. 第(4)问：氧气不足时甲烷燃烧产生有毒CO，需保证进气充足，据此选择合理安装方式。
【解析】
(1) 燃烧的三个条件为：物质具有可燃性（可燃物）、与氧气接触、温度达到可燃物的着火点。甲烷能在氧气中燃烧，因此甲烷属于可燃物。
(2) 根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，电路总电阻：
$ R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $；
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此热敏电阻的阻值：
$ R_a = R_{总} - R_{滑} = 30\ \Omega - 10\ \Omega = 20\ \Omega $；
由图丙可知，当热敏电阻阻值为20Ω时，对应的出水温度为50℃。
(3) 要提高出水温度，需让甲烷燃烧更剧烈，即增大进气量；电磁铁磁性越强，对磁体的吸引力越大，进气量越大。电磁铁磁性强弱与电流大小有关，电流越大磁性越强，因此需增大电路电流，减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应向左移动滑动变阻器的滑片；理由：向左移动滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，出水温度升高。
(4) 氧气不足时甲烷燃烧产生有毒的一氧化碳，因此安装时需保证进气充足，避免氧气不足，故合理安装方式为A。
【答案】
可燃物；50℃；向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，温度升高；A
【知识点】
燃烧的条件、欧姆定律的应用、电磁铁的磁性
【点评】
本题以生活中的燃气热水器为载体，综合考查了化学中燃烧的条件和物理中电学、电磁铁的相关知识，将理论与实际应用结合，注重考查学生运用知识解决实际问题的能力，难度适中。
【难度系数】
0.6
