《2026年江苏13大市中考名卷优选38套物理》

11. (2023 无锡)图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕$O$点转动的金属杆$ABC$、连杆$CD$、活塞组成.使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为$220 V$. 冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，$AB$水平，连杆$CD$水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关$S_2$闭合，开关$S_1$与触点 2 接通，煮水箱中的电热管$R_1$工作，额定煮水功率为$3300 W$，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时$S_2$断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关$S_1$与触点 1 接通，贮水箱中的电热管$R_2$工作，进行保温，额定保温功率为$660 W$.保温时，$S_3$同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到$0.02 A$，衔铁$P$被吸起(开关断开)；当电磁铁线圈中电流减小到$0.01 A$，衔铁$P$被释放(开关重新接通)，使贮水箱内热水温度维持在$90∼95° C$.$R_3$是定值电阻.$R_T$是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高$1° C$，电阻减小$100 \Omega$，电磁铁线圈的电阻忽略不计.$[c_{水} = 4.2×10^3 J/(kg · ° C)$，$\rho_{水} = 1.0×10^3 kg/m^3$，$g$取$10 N/kg]$

(1)该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为C.
A.$3 A$
B.$12 A$
C.$15 A$
D.$18 A$
(2)该电开水器煮水箱电热管$R_1$连续正常工作$1$小时能产生$33 L$的开水，若冷水温度为$22° C$，开水温度为$100° C$，则煮水箱的加热效率为多少？
(3)冷水箱中的浮球质量为$0.55 kg$，金属杆$ABC$质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆$CD$受到活塞对它水平向左的推力为$30 N$；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为$90 N$，则浮球体积为$2.2×10^{-3}$$m^3$，贮水箱中保温控制电路的电压$U$是10$V$.

答案： 11
(1)C
(2)见解析$ (3)2.2×10^{-3}　10 $
解析：
(1)由题意可知，开关$S_{2}$闭合，开关$S_{1}$与触点2接通，煮水箱中的电热管$R_{1}$工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，所以熔断器上通过的最大电流为$I_{最大}=\frac{P_{最大}}{U}=\frac{3300W}{220V}= 15A，$C正确。
(2)33L的开水的质量为$m = ρV = 1×10^{3}kg/m^{3}×33×10^{-3}m^{3}= 33kg，$冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则水吸收热量为$Q_{吸}= cmΔt = 4.2×10^{3}J/(kg·℃)×33kg×(100℃ - 22℃)= 10810800J；$电热管$R_{1}$连续正常工作1小时，产生热量为$Q_{放}= Pt = 3300W×3600s = 11880000J，$则煮水箱的加热效率为$η=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{10810800}{11880000}×100\%= 91%。$
(3)浮球质量为0.55kg，则浮球的重力$G_{球}= m_{球}g = 0.55kg×10N/kg = 5.5N；$若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N，根据杠杆平衡原理，$(F_{浮1}- G_{球})×l_{1}= F_{推1}×l_{2}①，$浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，根据杠杆平衡原理，$(F_{浮2}- G_{球})×l_{1}= F_{推2}×l_{2}②，$根据阿基米德原理可得$F_{浮2}= 2F_{浮1}③，$联立①②③解得一半浮球受到的浮力$F_{浮1}= 2G_{球}= 2×5.5N = 11N，$由阿基米德原理可得，浮球的体积为$V_{球}= 2V_{排1}= 2×\frac{F_{浮1}}{ρ_{水}g}= 2×\frac{11N}{1×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}= 2.2×10^{-3}m^{3}；$贮水箱内热水温度维持在90~95℃，则温度为95℃时，电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起，$R_{T}$是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω；设此时电阻为$R_{T}，$则贮水箱中保温控制电路的电压$U = 0.02A×(R_{3}+ R_{T})④，$温度为90℃时，电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放，此时$R_{T}$电阻为$R_{T}+ 500Ω，$则贮水箱中保温控制电路的电压$U = 0.01A×(R_{3}+ R_{T}+ 500Ω)⑤，$联立④⑤解得U = 10V。