C650卧式车床PLC控制系统设计 1．目的与要求 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,它的主运动为主轴回转运动,刀架的移动为进给运动,车削加工一般不要求反转,但加工螺纹时,为避免乱扣,需要反转退刀,并保证工件的转速与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系,溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动系统连接，用它能车削外圆、内孔端面螺纹定型表面等，并可装上钻头绞刀等工具进行孔加工。 C650卧式车床是其中较为常见的一种,其原控制电路为继电器控制,接触触点多，故障多。其属于中型车床，功率为30KW，车身的最大回转半径为1020mm，最大工件长度为3000mm。操作人员维修任务较大.针对这种情况，我们用PLC控制其继电器控制电路，采用了反接制动，为了减小制动电流，定字回路串入限流电阻R,为减轻工人劳动的劳动强度和节省辅助工作时间，专门设置了一台2.2KW的拖动溜板箱的快速移动电动机。这些功能克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率,运行效果良好。 该车床有三台电动机，M1为主电动机，推动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动；M2为冷却泵电动机，提供切削液；M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。 2．C650卧式车床主电路设计 主电动机 M1 ： KM1 、 KM2 两个接触器实现正反转， FR1 作过载保护， R 为限流电阻，电流表 PA 用来监视主电动机的绕组电流，由于主电动机功率很大，故 PA 接入电流互感器 TA 回路。当主电动机起动时，电流表 PA 被短接，只有当正常工作时，电流表 PA 才指示绕组电流。 KM3 用于短接电阻 R 。 冷却泵电机 M2 ： KM4 接触器控制冷却泵电动机的起停， FR2 为 M2 的过载保护用热继电器。 快速电机 M3 ： KM5 接触器控制快速移动电动机 M3 的起停，由于 M3 点动短时运转，故不设置热继电器。 2.1 C650卧式车床PLC改造I/O分配图 如图1所示，为C650卧式车床PLC改造I/O分配图。 输入信号 输出信号 名称 代号 输入点编号 名称 代号 输出点编号 M1正转启动按钮 SB1 X0 M1切除电阻R运行接触器 KM3 Y0 M1反转启动按钮 SB2 X1 M2运行接触器 KM4 Y1 M2启动按钮 SB3 X2 M3运行接触器 KM5 Y2 总停按钮 SB4 X3 M1正转接触器 KM1 Y3 M2停止按钮 SB5 X4 M1反转接触器 KM2 Y4 M1点动按钮 SB6 X5 电流表A短接中间继电器 KA Y5 M3点动位置开关 SQ X6 M1过载保护热继电器 FR X7 正转制动速度继电器常开触点 KS1 X11 正转制动速度继电器常开触点 KS2 X12 图1 C650卧式车床PLC改造I/O分配 2.2 PLC选型 PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制，被广泛应用于各个领域，因为它具有几个突出的特点：可靠性高，抗干扰强；编程简单，易于掌握；功能完善，灵活方便；体积小，质量轻，功耗低。 在此次课程设计中我选用FX2N-48MR，因为它的编程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计中的I/O点数在48以下，则用的是微型PLC。其基本单元中的输入点按照X000—X007,X010—X017… 这样的八进制进行编号，而输出点按照YOOO—Y007,Y010—Y017…这样的八进制进行编号，内部继电器可多次使用，定时器将1ms,10ms,100ms等脉冲进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。 2.3 主控电路图设计 C650型卧式车床共有三台电动机,主轴电动机M1由接触器KM1、KM2、KM3控制，冷却泵电动机M2由接触器KM4控制，快速移动电动机M3由接触器KM5控制。其中主轴电动机M1可以正、反转控制，也可以点动控制，还可以双向反接制动控制。 图2. C650主电路控制图 2.4 主接线图设计 图3. 卧式车床的主接线图 3.梯形图的设计 C650卧式车床PLC梯形图 3.1主轴电动机正转控制 按下主轴电动机正转启动按钮SB1,第一逻辑行中X0闭合，Y0接通并自锁，T0接通并开始计时；第3逻辑行X0闭合，通用继电器M1接通。第2逻辑行Y0常闭触点闭合，通用继电器M0接通；第5逻辑行M0,M1常开触点闭合Y3接通，主轴电动机正向启运转。当主轴电动机正向旋转速度达到一定值时，第6逻辑行X11常开触点闭合，为主轴电动机正向旋反向制动作好准备。T0计时5秒后动作，第9逻辑行T0常开触闭合，接通Y5，电流表A开始监测主轴电动机的电流。 3.2 主轴电动机反转控制 按下主轴电动机正转启动按钮SB2，第2逻辑行中X1闭合，Y0接通并自锁，T0接通并开始计时；第4逻辑行X1闭合，通继电器M2常开触点闭合，Y4接通,Y 4接通，主轴电动机反向起动运转。当主轴电动机反向旋转速度达到一定值时，第5逻辑行X12常开闭合， 为主轴电动机反向制动做好准备。T0计时经过5秒后动作，第9逻辑行常开触点闭合接通Y5，电流表A开始监测主轴电动机的电流。 、 3.3 主轴电动机点动控制 按下主轴电动机点动控制按钮SB6，第5逻辑行常开触点闭合，Y3接通，主轴电动机串电阻R起动运行。 3.4 主轴电动机正向启动运行反向制动停止控制 当Y0、Y3、T0、Y5闭合，主轴电动机正向运转时，按下停止按钮SB4，第第一逻辑行X3常闭触点断开，Y0、T0失电，第3逻辑行X3常闭点断开，M1失电； 而第5逻辑行M1常开触点复位断开，Y3失电，主轴电动机停止正转。同时， 第6逻辑行X3常开触点闭合，Y4接通，给主轴电动机通入反转电源，使之产生一个反转力矩制动主轴电动机的正向旋转，主轴电动机的正转速度迅速下降。当正转速度下降至一定速度时，速度继电器KS1触点断开，X11常开触点复位断开，Y4断电，完成主轴电动机的正向启动运行反向制动停止过程。 3.5主轴电动机反向启动正向制动停止控制 当Y0、Y4、T0、Y5闭合，主轴电动机反向运转时，按下停止按钮SB4，第一逻辑行 X3常闭触点断开，Y0、T0失电，第4逻辑行X3常闭点断开， M2失电；第6逻辑行 M2常开触点复位断开，Y4失电，主轴电动机停止反转。同时， 第5逻辑行X3常开触点闭合，Y3接通，给主轴电动机通入正转电源，使之产生一个正转力矩制动主轴电动机的反向旋转，主轴电动机的反转速度迅速下降。当反转速度下降至一定速度时，速度继电器KS2触点断开，X12常开触点复位断开，Y3掉电，完成主轴电动机的反向启动运转正向制动停止过程。 3.6 冷却泵电动机控制 按下冷却泵电动机的启动按钮SB3，第7逻辑行 X2常开触点闭合，Y1接通，冷却泵电动机启动运转。 3.7 快速移动电动机控制 按下位置开关ST,第8逻辑行X6常开触点闭合，Y2接通，快速移动电动机启动运行。 3.8 其他辅助线路 监视主回路负载的电流表是通过电源互器接入的。为防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，线路中采用一个时间继电器 。点动和制动时，电流表对电路进行监控。控制电路的电源采用了控制变压器TC低压供电，这样使之更安全了。为了方便工作还设置了工作照明灯。 4. 指令表 LD X0 OR X1 OR M0 ANI X3 AND X3 OUT Y0 OUT T0 K50 LD Y0 OUT M0 LD X0 OR M1 ANI X3 OUT M1 LD X1 OR M2 ANI X3 OUT M2 LD M0 AND M1 OR X5 LD X3 OR Y3 AND X12 ORB AND X7 ANI Y4 OUT Y3 LD M0 AND M2 LD X3 OR Y4 AND X11 ORB AND X7 ANI Y3 OUT Y4 LD X2 OR Y1 ANI X5 AND X10 OUT Y1 LD X6 OUT Y2 LD T0 OUT Y5 END 总结 将以上设计好的PLC程序输入到FX2N-48MR主机后，连接好输入输出分配和主电路，按照以上的步骤进行调试，调试过程全部通过，完全满足车床的控制要求；C650卧式车床原继电器电路经三菱FX2N系列PLC改造后，虽然一次性投资较大，但改造后的设备大大降低了运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成本，并可避免因误操作而引起的事故，改造后的设备经实际使用表明效果非常好。 此课程，在“电机拖动”这门课程的基础上，对电动机的各种起动，制动，调速方法所对应的控制线路进行分析，研究。同时，也对电气控制，典型机床和重机械控制线路进行了详细的分析和讲解。期间，我们认识了各种元器件。（继电器，熔断器，主令电气等） 课程设计，让我们有很多的机会实际运用一下所学的知识，在对电气原理图，安装图等的绘制与分析，对PLC编程与调试等过程中提高了我们的动手能力及解决实际问题的能力。 在这次学习后，我对接触器控制、PLC程序控制两者不同之处有了深刻的体会。接触器控制具有自动控制方法简单、工作可靠、成本低等特点。大多是用于有触点控制系统，适用于固定动作要求的控制设备，一旦工作中发生程序变化、错误，就需要重新配线，比较麻烦，不适用与较复杂和控制要求经常改变的场合。PLC程序控制是在计算机技术基础上发展起来的一种工业自动控制，它编程简单、动作可靠且动作顺序变更容易，一旦工作中发生程序变化，只要改变程序结构即可，因此被广泛应用与复杂控制系统。 通过一个学期的课程学习和前几次的课程设计，我对电气控制和可编程控制器PLC也有了一定的了解和掌握。在未上这门课之前，我连接触器、继电器这类最基本的电气元件都不知道。后来通过老师的讲解及自己慢慢的学习，对这方面的知识，逐渐的也有了一定的了解。现在已能看懂和设计一些简单的电气图了。 参考文献： [1]王威主编 .工业生产自动化[M] .北京：科学出版社，2003.9 [2]常斗南主编 .可编程序控制器原理应用实验[M] .北京：机械工业出版社，1998 .3 [3]王永华 .现代电气控制及plc应用技术[M] .北京：北京航空航天大学出版社，2003 [4]廖常初 .plc编程及应用[M] .北京：机械工业出版社，2002 [5]常晓玲 .电气控制系统与可编程控制器[M] .北京：机械工业出版社，2005 [6]贺哲荣 石帅军 .流行plc实用及设计[M] .西安：西安电子科技大学出版社，2006 [7]余雷声 .电气控制与plc应用[M] .北京：机械工业出版社，1996
2009年全国初中应用物理知识竞赛试题
注意事项：
1．请在密封线内埃写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钥笔、圆珠笔书写。
3．本试卷共有七个大题，满分100分。
4．答卷时间：2009 年3 月29 日（星期日）上午9 : 30—11 : 10。
题 号 一 二 三 四 五 六 七 总 分
分 数
复核人
一、选择题（每小题 2 分，共 12 分）：以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．在 2008 年北京奥运会的所有运动场馆都安装了光纤网络。场馆中光纤的主要用途是（ ）
A．输电 B．通信 C．导热 D．照明
2．炎热无风的夏天，小宇走在被晒得发烫的柏油路上，看见前面的路面己被一辆洒水车洒水淋湿了。他认为走在淋湿了的路面上一定比走在干燥的路面上感到凉爽，于是赶快走过去，结果在洒过水的路面上他却感到更加闷热了。你认为产生这种感觉的主要原因是（ ）
A．洒水车中的水经过曝晒后，内能增大，温度很高
B．地面上的水使被反射的阳光增多，身体获得更多热量
C．洒水后使附近的空气湿度增加，身上的汗液蒸发变慢
D．地面上的水蒸发时把热量带到了人的身上
3．修补被扎破的自行车内胎时，修车师傅通常用一把周身是刺的锉将内胎扎破处的外表面锉毛，再把要补上去的橡胶补丁贴在内胎上的一面也锉毛，然后再将锉毛的两个表面涂上胶水，待胶水晾一会儿之后，对准、压紧 …… 。对于下列锉毛橡胶表面的主要目的的分析，你认为最可能的是（ ）
A．使补胎处的橡胶更膨松，以增强补胎处橡胶的弹性
B．增大内胎和橡胶补丁接触的表面积，以充分发挥胶水的粘合作用
C．增大内胎与橡胶补丁之间的摩擦，防止错位
D．防止因补胎处太厚而导致内胎对外胎的压强不均匀，避免外胎爆胎
4．与火车相比，汽车车厢外表面更容易堆积灰尘。对于导致这种现象的原因分析，你认为下列说法中最可能的是（ ）
A．火车车厢的外表面比汽车车厢的外表面光滑，更不容易堆积灰尘
B．火车行驶的速度比汽车的大，产生的风更大，更容易把灰尘吹掉
C．火车行驶的速度比汽车的大，车厢外侧空气流动的速度比汽车的大，车厢外侧气压比汽车的小，车厢的内外压强差比汽车的大，更不容易堆积灰尘
D．在车辆行驶过程中，车厢外表面由于和空气摩擦而带电，因为汽车的轮胎是绝缘的橡胶，和铁轮的火车相比史不容易把电荷导入地下，因而更容易吸附灰尘。
5 ．在水泥路面的道路施工中，其中有一道工序是：大约每隔8m水泥中插入一根长木条，将水泥路面割断成一块一块的。然后再趁水泥还未完全固化时用带有齿的轮在铺设好的路面上划出，道道的横线（如图1所示）。对下述做法的分析，你认为下列说法中最可能的是（ ）
A．用带有齿的轮在铺设好的路面上划出一道道的横线，是为了使路面更加美观
B．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了节约铺设路面的水泥材料
C．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了防让由于热膨胀导致路面损坏
D．用长木条将水泥路面割断成一块一块的，是为了增大路面的摩擦
6．如图2甲所示，煤气管道包括户外和户内两部分，二者之间连接着一只煤气表。工人师傅给每户安装完户内管道后，都要检查一下管道是否漏气。有一种检测装置如图2乙所示，在两端开口的透明的 U 型管中装有水，当U型管两端压强相等时，两侧水面相平。检测时，关闭开关后，用力向用户管道口Y内吹气，然后迅速将U型管的一端Y与用户管道口Y相连接， U型管内水面出现高度差（如图2丙所示）。观察 U 型管中水面的变化可以判断户内管道是否漏气（ ）
A．若水面高度差逐渐增大，则表明不漏气
B．若水面高度差逐渐减小，则表明不漏气
C．若水面高度差保持不变，则表明漏气
D．若水面高度差保持不变，则表明不漏气
二、填空题（每小题 2 分，共 6 分）
1．科学家根据星球光谱的红移现象推断宇宙正在膨胀，星球正在离我们越来越远。其实在日常生活中声音也有类似的现象，在火车从我们身边疾驶而过的瞬间，尽管火车发出的汽笛声频率是不变的，但我们听起来声音的音调却是 （选填“由高变低”或“由低变高”）
2. 2008年5 月12日14时28分，我国四川省汉川县发生了里氏8.1级强列地震，为及时了解震区的受灾情况，便于指挥调度，相关部门利用了飞机航拍和卫星遥感技术。飞机航拍只能在白天进行，利用的是地面物体反射的可见光来拍摄。拍摄过程中，地面上的物体在摄像机上成的像，应位于摄像机镜头的一倍焦距至二倍焦跟之间，且更靠近
（选填“一倍焦距”或“二倍焦距”）处；而卫星遥感则可以昼夜不停的工作，因为它不仅可以感知可见光，还可以感知物体发出的 （选填“紫外线”或“红外线”）。
3．在建造高楼大厦时，其地基大多采用箱式基础。所谓箱式基础，就是把整栋大楼占地范围的地皮掏空挖深，然后填上钢筋混凝土。箱式基础的优点在于：第一，增大了大楼与地面的接触面积，从而减小了大楼对地面的 ，可有效地防止地皮大幅度的下陷；第二，降低了整栋大楼的 ，增大了大楼的稳度，提高了大楼的抗震能力。
三、简答下列各题（每题5分．共30分）
1．豆腐本来是光滑细嫩的（如图3 甲所示），经冰冻再解冻以后，会出现许多小孔，成为美味的“冻豆腐”（如图 3 乙所示）请你说明“冻豆腐”中产生许多小孔的道理。
2．小明学了家庭电路的知识后，在生活中更加注意观察家用电器。他发现自己家洗衣机用的是三脚插头，插头上标有一些符号和文字，如图4所示。
（l）请写出以下标识或字符的含义： ① 10A250V ② E ； ③ L ； ④ N 。
（2）小明仔细观察三只插脚，又有新的发现：标有“E” 字的插脚比其他两脚稍长一些。他又查看了其他用电器的三脚插头，也是这种情况。请你从安全用电的角度写出这样制作的好处。
3．小琳家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌旁贴有右侧所示的一段警示语。请你应用学过的物理知识对这段警示语的必要性给予合理的解释。
4．图5 为商店常用称量货物的台秤，试分析在下列情况下称量货物时，称量结果与实际质量相比是偏大还是偏小。（l）秤陀磨损了：（2）调零螺母的位置比正确位置向右多旋进了一些。
5．如图6甲所示，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的导线。为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端，工人师傅用图6乙所示的“测通器”来进行测试。他首先将A和B连接起来，然后将“测通器”的m连接在D上，将n连接在F上，发现此时小灯泡发光…… 。工人师傅据此可以做出什么判断？下一步他将如何操作才能最终搞清每根导线的两端？
6．小明搬进刚装修完的新家，妈妈给他买了一个床头灯，他将这个床头灯插在床边墙壁的插座上。晚上，小明在床上看书时，突然床头灯熄灭了，过了一会儿，灯又亮了，这时他发现爸爸刚刚洗完澡从卫生间走了出来。小明很好奇，亲自去卫生间打开“浴霸”的灯，发现他床头的灯又熄灭了；关闭“浴霸”的灯，床头的灯又亮了。小明很想知道为什么他的床头灯会出现这种“奇怪现象”，线路究竟出了什么问题？
( 1 ）请你画出小明家装修时连接浴霸灯与床头插座（床头灯）的电路图，并应用所学知识分析产生这一“奇怪现象”的原因．
( 2 ）如果不想让上述“奇怪现象”出现，床头灯的开关能正常控制床头灯的亮灭，请画出正确的电路图。
四、（10 分）为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，我国一些地区使用了“分时电（能）表”。下表是采用分时计费前、后电费价目表：
原电表计费方法 分时电表计费方法
时间范围 全天 高峰期 低谷期
6：00～ 22 : 00 22: 00 ～次日6 : 00
单价（元／度） 0 . 48 0 . 50 0.30
小明家每天要用电水壶将质量为3kg、初温为 20 ℃ 的水烧开，已知气压为 l 标准大气压，水的比热容为 4.2×103J/(kg?℃) 求：
1．这些水被烧开需要吸收多少热量？
2．使用分时电表后，小明家把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个月（以 30 天计）比原来节省多少元电费？
五、（ 14 分）图7 所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1 只“220 V 40W ”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2×104J/(min?m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以8h 计算。求：
1．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？
2．若200W的白炽灯与这种 40W 的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势？（灯每天工作10h ，一年按 365 天计算）
额定电压/V 额定功率/ W 平均寿命 每只售价 每度电费
白炽灯 220 200 1000小时 2.0元 0.5元
电子节能灯 220 40 8000小时 20元
太阳能电池板 20年 1500元
六、（ 14 分）科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系上一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里，如图8 所示。使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
1．在这里石块的作用是什么？试应用所学物理知识分析其中的道理。
2．这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗？为什么？
3．经测量，该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm ，当浮力秤中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度（如图 8 所示）。请根据图中标明的长度值，通过计算，在1 、2 、3 、4 各刻度线右侧给浮力秤标明对应的质量值。（π取3.1，最后结果只保留整数）
七、（14 分）在一些农村地区建造的沼气池，通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。
说明： 1．沼气池 2．水压池 3．进料口 4．密封盖 5 . 输气管 6．贮气室 7．沼气压力显示器 8．总阀门 9. U形管压强计（里面装有染成红色的水） 10．出料口盖板（不密封水压池．水压池仍与外面大气相通） 11．阀门
己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下：
使用燃料 液化石油气 天然气 人工煤气 人工沼气
灶前压强（kP a ) 2.8 2.0 1.0 1.5
额定热流量
（kW ) 普通炉 左：3.6 组合炉 左：3.6
右：4.0 右：3.6
单炉 4.0
取g＝10 N/kg ，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg?℃)
1．根据图9 所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭？
2．有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施？
3．若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为2.5kg 、温度为20℃的水烧开，耗时约10 min 。试估算右炉烧水的效率。
4．请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想。
2009年全国初中应用物理知识竞赛参考解答和评分标准
一、选择题（每小题2分，共12分）
1. B 2. C 3. B 4. D 5.C 6.D
二、填空题（每小题2分，共6分）
1. 由高变低（2分） 2. 一倍焦距，红外线（每空1分，共2分）
3. 压强，重心（每空1分，共2分）
三、简答题（每题5分，共30分）
1. （5分）参考答案
有三个要点：（1）水结冰后，体积会变大。（2）豆腐中含有水，冰冻以后，豆腐中的小冰块把整块豆腐挤压成蜂窝形状。（3）待冰熔化成水后，就留下了许多孔洞。
说明：要点（1）、（2）各2分，要点（3）1分，共5分。
2. （5分）参考答案
（1）①此插头允许通过的最大安全电流为10A，能够承受的最大安全电压为250V；②地线；③火线；④零线
（2）有三个要点：①接地插脚比其他两脚稍长一些，这样当将插头插入插座的瞬间，用电器的金属外壳首先接地。然后用电器跟火线、零线接通；②而当拔下插头时，用电器现与火线、零线断开，最后金属外壳再与地线分开。③保证在插入和拔下插头的瞬间，即使用电器的外壳“漏电”，也不会使人触电。
说明：（1）中①、②、③、④各0.5分，共2分；（2）中要点①、②、③各1分，共3分。
3. （5分）参考答案
有三个要点：
（1）因日常用水不是纯净水、含有杂质，会导电，湿手拔插电源插头容易触电。
（2）若水箱中无水，通电后热水器的温度会快速持续上升，直至损坏热水器。
（3）在气温低于0°C的寒冷季节，长时间停止热水器，热水器中的水会因结冰而体积变大，容易胀破热水器。
说明：要点（1）、（2）、（3）各2分，要点（3）1分。
4. （5分）参考答案
（1）若秤砣磨损了，则称量时游砣须放在刻度偏大的位置，台秤才能平衡，所以称量结果与实际质量相比偏大。
（2）若调零螺母的位置比正确位置向右多旋进一些，则秤盘中需放一定质量的物体，才能在游砣指零的情况下使台秤平衡。然后再把待测货物放在秤盘中，平衡时货物质量等于称重质量，此时称重质量小于秤盘中两物体质量之和，所以称量结果与实际质量相比偏小。
说明：（1）2分，（2）3分。
5. （5分）参考答案
有三个要点：
（1）确定C、E为同一导线的两端。
（2）为了弄清另两根导线的两端，可连接A和C，测通器的一端必须与E相连，若另一端接F，小灯泡发光，则BD为同一根导线，AF为同一根导线；若不发光，则AD为同一根导线，BF为同一根导线。（也可以让另一端接D，若小灯泡发光，则BF为同一根导线，AD为同一根导线；若不发光，则AF为同一根导线，BD为同一根导线。）
说明：要点（1）2分，要点（2）3分。
6. （5分）参考答案
（1）装修时墙壁内的电路是错误的，如图所示，当卫生间“浴霸”灯的开关 断开，床头灯开关 闭合，“浴霸”灯 和床头灯 是串联的，因为“浴霸”灯与床头灯的额定电压相同，“浴霸”灯的额定电功率远大于床头灯的额定电功率，所以“浴霸”灯灯丝电阻远小于床头灯灯丝电阻，当“浴霸”灯与床头灯串联时，“浴霸”灯的电功率将远小于床头灯的电功率，几乎不发光，而床头灯接近正常发光。
（2）如果不想让上述奇怪现象出现，床头灯的开关能正常控制床头灯的亮灭，正确的电路图如图所示。
说明：（1）中，画出图答-1得2分，文字叙述2分，共4分；（2）中，画出图答-2得1分。
四、（10分）参考解答
1. 这些水需吸收热量：Q＝cm（ ）…………………………………………(1分)
＝4.2× ×3×（100－20）J………………………… (1分)
＝1.0× J………………………………………………(1分)
2. 1.0× J＝0.28度………………………………………………………………….(2分)
可以节省电费：0.28×（0.48－0.30）×30元……………………………………(4分)
＝1.5元..............................................(1分)
五、（14分）参考解答
1. 太阳能电池板工作一天（按8h计算）吸收的太阳能
E＝7.2× ×0.3×8×60J≈1.04× J…………………………………………(2分)
照明灯工作10h消耗的电能
W＝Pt＝40×10×3600J＝1.44× J………………………………………………(1分)
＝ 14％…………………………………………………………(2分)
2. 在相同的时间内（20年）进行比较：
白炽灯（或节能灯）工作总时间：20×365×10h＝73000h
使用白炽灯情况：
需要的灯数73000／1000＝73（盏）……………………………………………(1分)
购买白炽灯的费用73×2.0元＝146元…………………………………………(1分)
白炽灯所消耗的电能
W=Pt=0.2×73000 kW?h＝14600 kW?h
须交电费14600×0.5元＝7300元
共计费用：146元＋7300元＝7446元……………………………………………(1分)
使用太阳能照明灯情况：
需要的灯数73000／8000＝10（盏） ……………………………………………(1分)
购买节能灯的费用10×20元＝200元 …………………………………………(1分)
共计费用：1500元＋200元＝1700元 ……………………………………………(1分)
7446元＞1700元……………………………………(1分)
这说明，使用这种太阳能照明灯比使用这种白炽灯在经济上有很大优势。…………(1分)
六、（14分）参考解答
1. 石块的作用是使浮力秤能够竖直地漂浮在水中。…………………………..(1分)
石块受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力，所以浮力秤的重心较低，并低于浮力的作用力，当浮力等于重力时，浮力秤将竖直漂浮在水中。（如果没有石块，整套装置的重心将会高于浮力的作用点，在浮力和重力的作用下，浮力秤容易歪倒，难以竖直漂浮在水中。）…………………………………………………………………………(2分)
2. 质量的刻度是均匀的。……………………………………………………….(1分)
设被测物体的质量为m，饮料瓶圆柱状部分的半径为r，在浮力秤中放入被测物体后，瓶身浸入的深度增加值为h，则：
浮力秤再次漂浮时，增大的浮力等于增大的重力： ……………（1分）
即： ………………………………………………………(2分)
可得： ……………………………………………………………（1分）
因为 、 、r为定值，所以h和m成正比，该浮力秤质量的刻度是均匀的。…………………………………………………………………………(1分)
3. 因为 ，所以 ………………………………(1分)
其中 ＝1.0× kg/ ,r=4.0cm， 1cm, =2cm, =3cm, =4cm。
带入以上数据，可得对应1、2、3、4各刻度线的质量值应标记为50g、100g、150g、200g,…………………………………………………………………(4分)
七、（14分）参考解答
1. 灶前沼气压强 ………………………………………………………（1分）
＝1.0× …(1分)
因为p＞0.5kPa, 因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。………………(1分)
2. 可采取的措施有：
通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水，则效果更佳。
说明：每项正确、合理的措施得1分，最多2分。
3. 一般说来，燃气灶正常工作时，燃气的燃烧是很充分的，我们可以视为燃气完全燃烧；再把当时的大气压看作是1标准大气压。
水吸收的热量： △ ……………………………………………………(1分)
＝4.2× ×2.5×（100－20）J＝8.4× J…………………(1分)
燃气灶所放出的热量： ………………………………………………………(1分)
＝4.0× ×10×60J＝2.4× J………………………(1分)
右炉烧水的效率： ＝ ×100％…………………………………………………(1分)
＝ ×100％＝35％…………………………………(1分)
4. 提高燃气灶热效率的设想如下：
适当选用额定热流量较大的炉具以缩短加热时间，从而缩短向环境散热的时间，以减少热损失；及时清除水壶底部的水垢，以加快热传递；烧水时，水壶最好加盖。
说明：每项正确、合理的设想得1分，最多3分。
