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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$\ce{CH_{4}}$)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$6\mathrm{V}$,$R_{\mathrm{a}}$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$10\Omega$、出水口水温稳定时,电流表示数为$0.2\mathrm{A}$,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?(填字母)。
【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$6\mathrm{V}$,$R_{\mathrm{a}}$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$10\Omega$、出水口水温稳定时,电流表示数为$0.2\mathrm{A}$,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?(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】
1. 第(1)问：根据燃烧的三个条件（可燃物、与氧气接触、温度达到着火点），甲烷能燃烧，直接判断其类别。
2. 第(2)问：利用欧姆定律计算电路总电阻，结合串联电路电阻规律求出热敏电阻阻值，再对应图丙的阻值-温度关系得到出水温度。
3. 第(3)问：要提高出水温度需增大进气量，需增强电磁铁磁性，因此要增大电路电流，据此确定滑动变阻器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，需保证燃烧室有充足氧气，对应合理安装方式。
【解析】
(1) 燃烧的条件要求物质具有可燃性，甲烷能在氧气中燃烧，因此属于可燃物。
(2) 已知电源电压$ U=6\ \mathrm{V} $，电流$ I=0.2\ \mathrm{A} $，滑动变阻器连入阻值$ R=10\ \Omega $。
根据欧姆定律：$ R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega $；
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此热敏电阻阻值：$ R_{a}=R_{总}-R=30\ \Omega -10\ \Omega=20\ \Omega $；
结合图丙可知，热敏电阻阻值为$ 20\ \Omega $时，对应出水温度为$ 50°\mathrm{C} $。
(3) 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，电路总电阻减小，根据欧姆定律，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，甲烷燃烧更剧烈，出水温度升高。
(4) 氧气不足时甲烷燃烧产生有毒一氧化碳，安全使用需保证燃烧室有充足氧气，对应合理安装方式为A。
【答案】
可燃物；
(2) $ 50°\mathrm{C} $；
(3) 向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引磁体向左移动，进气量增大，燃烧更剧烈，温度升高；
(4) A
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、燃烧的条件
【点评】
本题以生活中的燃气热水器为载体，融合化学燃烧条件与物理电路知识，考查跨学科应用能力，题目贴近生活，难度适中，需准确掌握知识点并灵活运用。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：根据燃烧的三个条件（可燃物、与氧气接触、温度达到着火点），甲烷能燃烧，直接判断其类别。
2. 第(2)问：利用欧姆定律计算电路总电阻，结合串联电路电阻规律求出热敏电阻阻值，再对应图丙的阻值-温度关系得到出水温度。
3. 第(3)问：要提高出水温度需增大进气量，需增强电磁铁磁性，因此要增大电路电流，据此确定滑动变阻器滑片移动方向并说明理由。
4. 第(4)问：氧气不足时甲烷燃烧产生有毒CO，需保证燃烧室有充足氧气，对应合理安装方式。
【解析】
(1) 燃烧的条件要求物质具有可燃性，甲烷能在氧气中燃烧，因此属于可燃物。
(2) 已知电源电压$ U=6\ \mathrm{V} $，电流$ I=0.2\ \mathrm{A} $，滑动变阻器连入阻值$ R=10\ \Omega $。
根据欧姆定律：$ R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega $；
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此热敏电阻阻值：$ R_{a}=R_{总}-R=30\ \Omega -10\ \Omega=20\ \Omega $；
结合图丙可知，热敏电阻阻值为$ 20\ \Omega $时，对应出水温度为$ 50°\mathrm{C} $。
(3) 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，电路总电阻减小，根据欧姆定律，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，甲烷燃烧更剧烈，出水温度升高。
(4) 氧气不足时甲烷燃烧产生有毒一氧化碳，安全使用需保证燃烧室有充足氧气，对应合理安装方式为A。
【答案】
可燃物；
(2) $ 50°\mathrm{C} $；
(3) 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；
(4) A
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、燃烧的条件
【点评】
本题以生活中的燃气热水器为载体，融合化学燃烧条件与物理电路知识，考查跨学科应用能力，题目贴近生活，难度适中，需准确掌握知识点并灵活运用。
【难度系数】
0.6
