《2025年亮点给力提优课时作业本九年级物理下册苏科版》

4. 如图甲所示电路中，电流表量程为 0～0.6 A，电压表量程为 0～15 V，在保证所有元件安全的情况下，第一次只闭合开关$S$和$S_{1}$，将滑动变阻器的滑片由最右端向左最大范围移动；第二次只闭合开关$S$和$S_{2}$，将滑片由最左端向右移动到某处时灯泡恰好正常发光. 两次滑片移动过程中电压表与电流表示数的关系图像如图乙. 则小灯泡的额定功率为_______W；滑动变阻器的最大阻值为_______Ω；第一次调节中，1 min 内电阻$R_{1}$最多产生的热量为_______J.

答案： 3@@20@@216

5. (2024·江苏无锡)某款家用储水式电热水器额定电压为 220 V，额定功率为 3 000 W，额定容量为 60 L，图甲是其电路原理图. 插上插头，电热水器储满水后，闭合开关$S$，温控器开关$K$接触点 1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，$K$跳转接触点 2，保温指示灯$L$亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，$K$再次接触点 1 进行加热. $R_{1}$、$R_{2}$、$R_{3}$为加热电阻，其中$R_{2}=2R_{1}$. 该电热水器的加热模式有四个挡位，选择“一挡”，$S_{1}$、$S_{2}$均断开；选择“二挡”，$S_{1}$闭合、$S_{2}$断开；选择“三挡”，$S_{1}$断开、$S_{2}$闭合，“三挡”加热时的功率是“二挡”加热时功率的 1.5 倍；选择“四挡”，$S_{1}$、$S_{2}$均闭合，此时电热水器在额定功率下工作. 温控器开关$K$的结构如图乙所示，绕$O$点转动的杠杆$OAB$和绕$O_{1}$点转动的杠杆$O_{1}DE$通过弹簧相连. 温包内充满热胀冷缩地感温液体，置于水中，温度与水温一致. 水温升高，感温液体膨胀使膜盒在$A$位置推杠杆$OAB$，当水温达到设定温度，动触点$C$与触点 2 相接，电热水器停止加热. 调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴$M$转动，顺时针转动调温旋钮，$ME$距离减小. $[c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ}C),\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}]$

（1）该电热水器储满 60 L 水后，若选择“四挡”加热，加热效率为 84％，将水从 30 °C 加热到 45 °C 需要的时间为多少？
（2）电阻$R_{2}$的阻值为_______Ω，该电热水器在“一挡”工作时的电流为_______A（保留 1 位小数）.
（3）为提高所设定的加热温度，应如何旋转调温旋钮？请写出做法并说明理由.

答案： 1500s@@96.8@@1.2@@应逆时针旋转调温旋钮，理由见解析 解析：（1）60L水的质量$m=\rho_水V_水=1.0×10^3kg/m^3×60×10^{-3}m^3 = 60kg$，60L水从30℃加热到45℃所吸收的热量$Q = c_水m\Delta t = 4.2×10^3J/(kg·℃)×60kg×(45℃ - 30℃)=3.78×10^6J$，需要消耗的电能$W=\frac{Q}{\eta}=\frac{3.78×10^6J}{84\%}=4.5×10^6J$。由题意知，选择“四挡”时电热水器在额定功率下工作，则加热需要的时间$t=\frac{W}{P_4}=\frac{4.5×10^6J}{3000W}=1500s$。（2）由题意可知，$R_2 = 2R_1$ ①，二挡时$S_1$闭合、$S_2$断开，只有$R_1$工作，$P_2=\frac{U^2}{R_1}$；三挡时$S_1$断开、$S_2$闭合，只有$R_3$工作，$P_3=\frac{U^2}{R_3}$；三挡功率是二挡功率的1.5倍，$P_3 = 1.5P_2$，则$R_3=\frac{2}{3}R_1$ ②。四挡时$S_1$、$S_2$均闭合，三电阻并联，则$P_4=\frac{U^2}{R_1}+\frac{U^2}{R_2}+\frac{U^2}{R_3}=3000W$ ③，联立①②③，解得$R_1 = 48.4\Omega$、$R_2 = 96.8\Omega$。一挡时，$S_1$、$S_2$均断开，三个电阻串联，工作时的电流$I=\frac{U}{R_1 + R_2 + R_3}=\frac{U}{R_1 + 2R_1+\frac{2}{3}R_1}=\frac{3U}{11R_1}=\frac{3×220V}{11×48.4\Omega}\approx1.2A$。（3）为提高所设定的加热温度，应该逆时针旋转调温旋钮。由题意知水温升高时，温包内感温液体温度也升高，感温液体膨胀，使膜盒在A位置推杠杆OAB向左运动，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。要提高设定温度，即使动触点C不易与触点2相接。逆时针旋转调温旋钮，ME距离会增大，推动杠杆$O_1DE$顺时针转动，通过BD间弹簧向右拉杠杆OAB的力增大，则杠杆OAB向左运动使动触点C与触点2相接需要的力增大，即需要感温液体膨胀更多的体积，由此提高所设定的加热温度。