《2025年名师学案九年级物理下册人教版》

8.（2024·重庆）将标有“2 A”但最大阻值未知的滑动变阻器R1、阻值为15Ω的R2和标有“2.5 V 1.25 W”的灯泡L（不计灯泡电阻变化）接入如图所示的电路，其中电源具有6 V和另一电压未知的挡位，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A。灯泡的额定电流为______A。将电源调到电压未知的挡位，只闭合开关S和S2，当R1接入电路的阻值为其最大阻值的$\frac{1}{10}$时，灯泡正常发光，移动滑片使R1接入电路的阻值增大6Ω，电流表示数变化了0.2 A。保障电路安全，只闭合开关S和S1，通过调节滑动变阻器及电源电压，电路的最大功率和最小功率之差为_______W。

答案： 0.5 1.95

9.（2024·甘肃）小明家买了一个既可烤肉、又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻。R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换。

|物理量|参数|
|----|----|
|额定电压|220 V|
|中温挡功率|1100 W|
|低温挡功率|440 W|
（1）使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟________触点接触的位置，简单说明理由；
（2）电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？
（3）在高温挡模式下，向锅内装2 kg温度为20℃的水，高温挡连续正常工作210 s，水温升高到70℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水 = 4.2×10³ J/（kg·℃），水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率]

答案： 解：
(1)2 和 3。让其和触点 1 和 2 接触时，R₁、R₂ 串联接入电路中，和 2 和 3 接触时，R₂ 接入电路中，与 3 和 4 接触时，R₂、R₃ 并联，由并联电阻小于其中任一电阻，串联电阻大于其中任一电阻，可知和 2 和 3 接触时电阻较小，根据 P = $\frac{U^{2}}{R}$可知，此时电路的功率较大，为中温挡；
(2)中温挡功率为 1100 W，故 R₂ = $\frac{U^{2}}{P_{中}}$ = $\frac{(220 V)^{2}}{1100 W}$ = 44 Ω；R₁、R₂ 串联接入电路中时电阻最大，根据 P = $\frac{U^{2}}{R}$可知功率最小，为低温挡，低温挡功率为 440 W，由串联电阻的规律有 R₁ + R₂ = $\frac{U^{2}}{P_{低}}$ = $\frac{(220 V)^{2}}{440 W}$ = 110 Ω，R₁ = 110 Ω - 44 Ω = 66 Ω；
(3)水所吸收的热量：Qₐ = cₐm(t - t₀) = 4.2×10³ J/(kg·℃)×2 kg×(70℃ - 20℃) = 4.2×10⁵ J；并联的总电阻为 Rₑ = $\frac{R_{2}}{2}$ = 22 Ω，高温挡功率为 Pₕₑₐₜ = $\frac{U^{2}}{R_{并}}$ = $\frac{(220 V)^{2}}{22 Ω}$ = 2200 W，高温挡模式下连续正常工作 210 s 消耗的电能为 W = Pₕₑₐₜt' = 2200 W×210 s = 4.62×10⁵ J；电火锅的加热效率：η = $\frac{Q_{吸}}{W}$ = $\frac{4.2×10^{5} J}{4.62×10^{5} J}$×100% = 90.9%。