某家用飲水機（見圖）通過電熱使水加熱到95℃時，飲水機從加熱狀態(tài)自動切換到保溫狀態(tài)，如水溫降到85℃時，則重新加熱，使水溫重新上升到95℃。如此反復(fù)，使水溫始終維持在一定范圍內(nèi)。根據(jù)飲水機工作過程，請你回答以下問題：

（1）若水中含有少量硝酸鹽，反復(fù)加熱，會使其中的部分硝酸根離子轉(zhuǎn)化為亞硝酸根離子（NO₂^-），在此過程中氮元素的化合價如何變化？         
（2）反復(fù)加熱，會導(dǎo)致水中的溶解氧越來越少。你認為長期飲用這種水，是否會導(dǎo)致人體缺氧？請作出判斷并說明理由。                                  
（3）其實飲水機在加熱時，并不是對整桶水進行加熱的，只是對飲水機內(nèi)熱水箱中的那部分水加熱。為了比較“切斷電源8小時后一次加熱至95℃”和“8小時內(nèi)保溫狀態(tài)下反復(fù)加熱”兩種情況下消耗的電能多少，在沒有電能表的情況下，除本題提供的信息外，還需測量哪兩個或三個量？       、         、（         ）。（飲水機部分技術(shù)指標見右表）

（8分）下圖甲為某電熱水器的原理圖（其銘牌如下表），其中低壓控制電路中的電磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，電源電壓U₁恒為6V．熱敏電阻R和高壓工作電路中的三只電阻R₁、R₂、R₃均置于儲水箱中．已知R₁＝33Ω、R₂＝66Ω、R₃＝154Ω、U₂＝220V．當電磁鐵線圈中的電流I<10mA時，繼電器上方觸點和觸點c接通；當電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點a、b接通．

在圖中所示的電路中，電源電壓為18伏，定值電阻R₁的阻值為12歐，閉合電鍵S，電流表的示數(shù)為0.5安。電流表、電壓表的表盤如圖22（a）、（b）所示。求：
① 電阻R₁兩端的電壓；     ② 電阻R₂消耗的電功率；
③ 現(xiàn)有兩個滑動變阻器，A：“50歐 2安”和 B：“150歐 1安”，請選擇其中一個替換定值電阻R₁或R₂。 要求：選擇適當?shù)牧砍�，閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，在保證各元件都能正常工作的情況下，使電流表和電壓表V₁都能達到各自的最大值，且使電壓表V₂的變化量最大。
第一，為滿足上述要求，應(yīng)選用滑動變阻器__________（選填“A”或“B”）替換定值電阻___________________（選填“R₁”或“R₂”）。
第二，算出電路中電壓表V₂的最大變化量 △U₂。

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干簧管
干簧管是一種利用磁場信號來控制的線路開關(guān)器件，也叫磁控開關(guān)。常用的干簧管有單觸點和雙觸點兩種。
如圖為單觸點干簧管的結(jié)構(gòu)示意圖。其外殼是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個磁性材料制成的彈性簧片電板，還灌有一種惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個磁簧片觸點部位是分開的（如圖甲）。當有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在合適的磁場的作用下，管內(nèi)的兩個簧片的觸點部位被磁化成為異名磁極就會互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結(jié)點所接的電路連通（如圖乙）。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路就斷開。

干簧管中的磁性材料是指鐵、鈷、鎳等能被磁鐵吸引的材料，它分為軟磁性材料和硬磁性材料兩種。軟磁性材料是指既容易被磁化而獲得磁性又很容易失去磁性的物質(zhì)。硬磁性材料是指不容易被磁化而獲得磁性，但一旦獲得磁性又很不容易失去的物質(zhì)。磁體周圍的磁性材料被磁化后的極性與放置在該處的小磁針的極性相似，如我們拿一根鐵棒的一端靠近或接觸磁鐵的N極時，這一端就會被磁化成S極，它的另一端則會被磁化成N極。
雙觸點干簧管類似于單刀雙擲開關(guān)，它的工作原理是:沒有磁場時，簧片1與簧片2接通（如圖丙），當有外界磁力時，簧片1與簧片2的連接斷開，簧片1與簧片3觸點部位接通（如圖�。�，其中簧片1是公共端，簧片2是常閉接點，簧片3是常開接點。簧片中有一片是用只導(dǎo)電不導(dǎo)磁的材料做成。

干簧管外繞上能產(chǎn)生磁場的線圈就成了干簧繼電器，當線圈通電后，管中磁性材料制
成的簧片的自由端分別被磁化成N極和S極而相互吸引，因而接通被控電路。線圈斷電后，干簧片在本身的彈力作用下分開，將線路切斷。
（1）單觸點干簧管中的磁簧片是用_______（選填“軟”或“硬”）磁性材料制成的。
（2）單觸點干簧管在___________（選填“斷開”或“閉合”）時，磁簧片具有彈性勢能。
（3）雙觸點干簧管的1、2、3三個簧片的對應(yīng)制作材料可能是________
A．鐵、鐵、銅    B．鐵、銅、鐵   C．銅、鐵、銅    D．鐵、鈷、鐵
（4）當條形磁鐵按左圖所示的方式從A移動到B，下列能反映電路中的電流隨時間變化的圖象是______。

（5）如圖為一運用干簧繼電器的電路，當開關(guān)S閉合后，它的工作特點是________

A．紅燈、綠燈交替發(fā)光
B．紅燈長亮，綠燈亮、滅交替
C．綠燈長亮，紅燈亮、滅交替
D．紅燈長亮，綠燈不亮

一家用電熱水器的銘牌如下表所示，已知C_水=4.2×10³J/(kg℃)，

（15分）小明自己設(shè)計并動手將房間里的窗簾改成電動窗簾。為此他購置了微型電動機及減速裝置、電源、雙刀雙擲開關(guān)、滑輪、皮帶、拉繩等器材，對原有的窗簾盒進行改造。
1．如圖22甲所示，小明在窗簾盒（上方的雙虛線框）內(nèi)安裝了電動裝置，電動裝置通過拉繩拉著窗簾一起運動。改變通過微型電動機的電流方向，就可改變其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的方向，從而將窗簾打開或關(guān)閉。利用雙刀雙擲開關(guān)，可以實現(xiàn)電源對電動機供電電流方向的改變。請你在圖22甲右側(cè)的虛線框內(nèi)，完成電源、雙刀雙擲開關(guān)和接線柱間的電路連接。
2．電動機的轉(zhuǎn)速一般很高，需要安裝減速裝置，如圖22乙所示。請說明減速裝置的減速原理。
3．下表是所使用的微型電動機的部分數(shù)據(jù)。表格中，額定功率是“電動機在額定電壓和額定電流下工作時的輸出功率”，堵轉(zhuǎn)電流是“在額定電壓下，讓電動機的轉(zhuǎn)軸固定不動時的電流”。

請根據(jù)表中的有關(guān)數(shù)據(jù)計算：
（1）以額定功率運行時，該電動機的效率為多少？
（2）電動機的額外功率主要由熱損耗和機械損耗造成，請分別求出以額定功率運行時，該電動機的熱損耗功率和機械損耗功率？
（3）在圖22甲中，減速裝置、飛輪、皮帶、滑輪、拉繩共同構(gòu)成了傳動裝置。已知每半邊的窗簾滑軌長度為1.5m，要求自動窗簾能夠在6s內(nèi)從完全關(guān)閉到完全打開。
拉動半邊窗簾時，掛鉤和滑軌間的平均摩擦力為2N。則安裝電動窗簾時，對傳動裝置的機械效率有何要求？

電暖氣是常見的家用電器之一，某電暖氣的電路示意圖如圖甲所示。L₁和L₂是兩個指示燈，R₁和R₂為電熱絲，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以改變電暖氣的檔位。為避免引起火災(zāi)，使電暖氣被碰倒時能夠自動斷開電路，可以在電路中接入一個“防傾倒開關(guān)”�！胺纼A倒開關(guān)”及其原理如圖乙所示，在電暖氣的底部有一個伸出外殼的塑料桿，當電暖氣放置在水平地面時，塑料桿受到地面豎直向上的力而被頂起，接通頂部的觸點。如果電暖氣發(fā)生傾倒，塑料桿底部不受力，在彈簧的作用下頂部觸點斷開，電暖氣便不再工作，該裝置起到了“自動開關(guān)”的作用。在某次使用中，電暖氣的旋鈕開關(guān)接到檔位“1”時，2min消耗的電能是48000J。已知R₁:R₂=4:7，指示燈L₁和L₂的電阻很小可忽略不計。

（1）“防傾倒開關(guān)”最好應(yīng)安裝在圖甲的電路示意圖中A、B、C、D、E哪一點處；
（2）求電熱絲R₂的阻值；
（3）當旋鈕開關(guān)分別置于檔位1和檔位2時，求此電暖氣的最大和最小功率的比值。

小伊媽媽為了改善早餐的營養(yǎng)，買了一臺全自動豆?jié){機，如圖A所示．圖B是豆?jié){機的主要結(jié)構(gòu)：中間部位是一個帶動刀頭的電動機，用來將原料進行粉碎打漿；外部是一個金屬圓環(huán)狀的電熱管，負責對液體加熱煮沸．圖C是這個豆?jié){機的主要技術(shù)參數(shù)．圖D是豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){的過程中電熱管和電動機交替工作的“P﹣t”圖象．

（1）豆?jié){機正常工作時，通過電熱管的電流是多大？
（2）若實際電壓為200V時電熱管的實際功率是多少？
（3）豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是多少度？

氫氣是有巨大發(fā)展前景的綠色能源。有人設(shè)想用電解水的方法制取氫氣,作為開發(fā)氫能源的一種途徑，并做了如下實驗，讓我們來考察實驗結(jié)果，看這樣做是否可行。
（1）實驗表明在電壓為220V、電流為2A的條件下，通電20min可以電解9g的水，求電解這些水所消耗的電能？
（2）已知氫氣熱值為2×10⁸J／kg,若使電解9g水所產(chǎn)生的氫氣完全燃燒，（注意水在通電的條件下可以產(chǎn)生氫氣和氧氣，切記、切記）則氫氣完全燃燒能產(chǎn)生多少熱量？
（3）根據(jù)以上計算結(jié)果分析，用這種電解水的方法開發(fā)氫能源是否可行，并說明理由。

歸納式探究-研究帶電粒子在回旋加速器中的運動：
（1）磁體周圍存在磁場，磁場的強弱用磁感應(yīng)強度描述，用符號B表示，單位是特斯拉，符號是T．我們可以用磁感線的疏密程度形象地表示磁感應(yīng)強度的大�。�磁感應(yīng)強度大的地方，磁感線密；磁感應(yīng)強度小的地方，磁感線疏．
條形磁體外部的磁感線分布如圖甲所示，則a、b兩點磁感應(yīng)強度較大的是　　．
磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同的磁場叫做勻強磁場．
（2）回旋加速器的原理如圖乙所示，D₁和D₂是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，被置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，它們接在電壓一定的交流電源上，從D₁的圓心O處釋放不同的帶電粒子（加速度可以忽略，重力不計），粒子在兩金屬盒之間被不斷加速，最終離開回旋加速器時，獲得一定的最大動能．改變帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，磁感應(yīng)強度B，金屬盒半徑R，帶電粒子的最大動能E_k隨之改變．得到數(shù)據(jù)如表：