《2024年智学酷提优精练九年级物理全一册人教版广东专版》

8.下列实例属于防止电流热效应产生危害的是 （ ）
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水壶烧水
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温

答案： D

9.如图所示，电源电压为12 V保持不变，小灯泡标有“4 V 1.6 W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1 A”字样，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是 （ ）

A.移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B.电路中消耗的最大功率为4.8 W
C.滑动变阻器两端电压变化范围为9～10 V
D.当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1 min产生的热量为140 J

答案： C　解析:由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，故A错误。由$P=\frac{U^{2}}{R}$知小灯泡的电阻$R_{L}=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}=\frac{(4V)^{2}}{1.6W}=10\Omega$，由$P=UI$可知，小灯泡正常发光时的电流$I_{L}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{1.6W}{4V}=0.4A$；由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，通过小灯泡的最大电流$I_{L}'=\frac{U_{V大}}{R_{L}}=\frac{3V}{10\Omega}=0.3A＜I_{L}=0.4A$，由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表量程为0~0.6A，所以电路中最大电流为$I_{大}=I_{L}' = 0.3A$，电路中消耗的最大功率$P_{大}=UI_{大}=12V\times0.3A = 3.6W$，故B错误。当电压表示数为3V时，滑动变阻器两端的最小电压$U_{滑小}=U - U_{V大}=12V - 3V = 9V$；当滑动变阻器滑片P置于b端时接入电路的电阻最大，
电路中的最小电流$I_{小}=\frac{U}{R_{滑大}+R_{L}}=\frac{12V}{50\Omega+10\Omega}=0.2A$，滑动变阻器两端的最大电压$U_{滑大}=I_{小}R_{滑大}=0.2A\times50\Omega=10V$，故滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V，故C正确；滑动变阻器通电1min产生的热量$Q = W = U_{滑大}I_{小}t = 10V\times0.2A\times60s = 120J$，故D错误。

10.(2023·成都)小强同学利用家庭实验室中的器材，设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”，如图所示，电源电压为6 V，电阻丝$R_1 = 5\Omega$，$R_2 = 15\Omega$，a、b是两个触点。闭合开关S，当开关$S_1$接通触点______时，“电饭锅”的功率更大。将$R_2$接入电路工作3 min产生的热量是______J。

答案： a　432
　解析:根据图示可知，闭合开关S，当开关S₁接通触点a时，电阻丝R₁接入电路中；闭合开关S，当开关S₁接通触点b时，电阻丝R₂接入电路中，电源电压不变，电阻丝$R_{1}=5\Omega、R_{2}=15\Omega$，根据$P=\frac{U^{2}}{R}$可知，当开关S₁接通触点a时，即R₁接入电路中时，“电饭锅”的功率更大；将R₂接入电路工作3min产生的热量$Q = W=\frac{U^{2}}{R_{2}}t=\frac{(6V)^{2}}{15\Omega}\times3\times60s = 432J$。

11.(开放性试题)电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风扇给CPU散热。请你结合自己的生活经验，再各写一例，应用电热：____________；防止电热危害：____________。

答案： 用电热水壶烧水　电视机背后有散热孔

12.(新情境·传统文化)中国茶文化源远流长，图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻$R_1$为发热体，它的额定电功率为22 W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

(1)发热体正常工作时的电流；
(2)当实际电压为198 V时，发热体工作100 s消耗的电能；
(3)为了适应不同品种茶汤的保温需求，小郑对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少？（电能利用率$\eta=\frac{W_{发热体}}{W_{总}}$）

答案：
(1)0.1A　　
(2)1782J　
(3)50%~100%
解析:
(1)由题意可知发热体额定电压$U = 220V$，额定功率$P = 22W$，由$P = UI_{额}$可知发热体正常工作时的电流$I_{额}=\frac{P}{U}=\frac{22W}{220V}=0.1A$。
(2)由欧姆定律可知发热体电阻$R_{1}=\frac{U}{I_{额}}=\frac{220V}{0.1A}=2200\Omega$，
　实际电压$U_{实}=198V$，时间$t = 100s$且电阻大小不变，则消耗的电能
　$W=\frac{U_{实}^{2}}{R_{1}}t=\frac{(198V)^{2}}{2200\Omega}\times100s = 1782J$。
(3)当滑动变阻器滑片P置于b端时接入电路中的电阻为0，$W_{发热体}=W_{总}$，此时电能利用率为100%；
　当发热体功率为额定功率的四分之一时$P_{发热体}=\frac{1}{4}P=\frac{1}{4}UI_{额}$，
　由$P = I^{2}R$可知此时电流为额定电流的二分之一，此时电路总功率$P_{总}=UI'=\frac{1}{2}UI_{额}$，电能利用率$\eta=\frac{W_{发热体}}{W_{总}}=\frac{P_{发热体}t}{P_{总}t}=\frac{\frac{1}{4}UI_{额}t}{\frac{1}{2}UI_{额}t}=50\%$。综上可知，该电路电能利用率的范围是50%~100%。