《2025年课堂点睛九年级物理下册人教版》

1. 某品牌电饭煲工作原理如图中所示，如表为它的部分参数。如将开关S闭合，则电饭煲处于________（选填“加热”或“保温”）状态，其中$R_{1}:R_{2}=$__________。

答案： 加热 1:54

2. 如图所示，图甲、图乙分别为某烧水壶的铭牌和简化电路图，$R_{1}$和$R_{2}$为发热丝，$S_{1}$为总开关，$S_{2}$为温控开关，1、2分别为开关的两个接触点，丙图为某次将满壶水加热、保温过程的总功率与时间的关系图象，已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$，$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$。求：
（1）这满壶水从25°C加热至100°C所吸收的热量；
（2）本次工作过程共消耗的电能；
（3）$R_{1}$和$R_{2}$的阻值。

甲


　　

答案：
(1)解:由题意可知,满壶水的质量为$m = \rho_{水}V = 1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times1\times10^{-3}m^{3}=1kg$，这满壶水烧开吸收的热量为$Q = c_{水}m\Delta t = 4.2\times10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)\times1kg\times(100^{\circ}C - 25^{\circ}C)=3.15\times10^{5}J$
(2)由图可知，加热时间为$t_{热}=5min = 300s$，保温时间为$t_{温}=15min - 5min = 10min = 600s$，故本次工作消耗的电能为：$W = W_{热}+W_{温}=P_{热}t_{热}+P_{温}t_{温}=1210W\times300s + 40W\times600s = 3.87\times10^{5}J$
(3)由$P = \frac{U^{2}}{R}$可知，当电源电压不变时，电路中的总电阻越大，功率越小，当$S_{1}$闭合，$S_{2}$接 1 时电路只有$R_{2}$接入电路，电路处于加热状态，当$S_{1}$闭合，$S_{2}$接 2 时，$R_{1}$与$R_{2}$串联接入电路，电路处于保温状态，由$P_{热}=\frac{U^{2}}{R_{2}} = 1210W$解得$R_{2}=40\Omega$，由$P_{温}=\frac{U^{2}}{R_{1}+R_{2}} = 40W$，解得$R_{1}+R_{2}=1210\Omega$，故$R_{1}$的阻值为$R_{1}=1210\Omega - 40\Omega = 1170\Omega$

3. 如图甲所示为便携式可折叠电热壶，额定电压为220V。电热壶具有加热、保温两挡，保温档的额定功率为110W，内部简化电路如图乙所示，当双触点开关接触1和2时为关闭状态，接触2和3时为保温挡，接触3和4 时为加热挡。$R_{1}$、$R_{2}$是两个阻值不变的发热元件，$R_{2}=48.4\Omega$，现将电热壶接到220V的家庭电路中，求：
（1）$R_{1}$的阻值；
（2）加热挡的电功率；
（3）若电热壶内装有0.5kg的水，现用加热挡使水从25°C升高到100°C，加热效率为63％，则需要工作多少秒。[$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$，结果保留一位小数]

答案：
(1)解:由电路图可知,双触点开关连接触点 2 和 3 时,电路为$R_{1}$的简单电路，为保温状态，根据$P = \frac{U^{2}}{R}$知$R_{1}$的阻值：$R_{1}=\frac{U^{2}}{P_{保温}}=\frac{(220V)^{2}}{110W}=440\Omega$；
(2)双触点开关连接触点 3 和 4 时，$R_{1}$与$R_{2}$并联，为加热状态，则加热时电阻$R_{2}$的功率：$P_{2}=\frac{U^{2}}{R_{2}}=\frac{(220V)^{2}}{48.4\Omega}=1000W$，加热挡的电功率为：$P_{加热}=P_{1}+P_{2}=110W + 1000W = 1110W$；
(3)用加热挡把 0.5kg 的水从$25^{\circ}C$升高到$100^{\circ}C$，水所吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_{0}) = 4.2\times10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)\times0.5kg\times(100^{\circ}C - 25^{\circ}C)=1.575\times10^{5}J$；由$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}\times100\%$得消耗的电能为：$W=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{1.575\times10^{5}J}{63\%}=2.5\times10^{5}J$，根据$P = \frac{W}{t}$知需要工作的时间为：$t=\frac{W}{P_{加热}}=\frac{2.5\times10^{5}J}{1110W}\approx225.2s$。