《2025年走向中考考场九年级物理全一册人教版河北专版》

4.（2023·衡水期末）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图4甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36 W，“低温”挡功率为20 W。该座椅垫加热部分的电路简化图如图乙所示，电源电压为24 V，S为挡位切换开关，R₁和R₂为电热丝。当座椅垫处于“高温”挡加热时，通过计算回答：
　
(1)通过座椅垫的电流是多少？
(2)电热丝R₁的阻值是多少？
(3)座椅垫工作5 min产生的热量是多少？

答案： 解：
(1)由$P = UI$可得，处于“高温”挡加热时通过座椅垫的电流：$I=\frac{P_{高温}}{U}=\frac{36\text{ W}}{24\text{ V}} = 1.5\text{ A}$。
(2)由题图乙知，开关S接高温挡位时，电路为$R_{1}$的简单电路，根据$I = \frac{U}{R}$可得，电热丝$R_{1}$的阻值：$R_{1}=\frac{U}{I}=\frac{24\text{ V}}{1.5\text{ A}} = 16\text{ }\Omega$。
(3)座椅垫工作5 min产生的热量：$Q = W = P_{高温}t = 36\text{ W}\times5\times60\text{ s} = 1.08\times10^{4}\text{ J}$。

5.如图5所示为常用电热饮水机的电路原理图，该饮水机的额定电压为220 V，加热电功率为1 100 W，保温电功率为44 W，R₁、R₂均为电热丝(R₁、R₂的电阻不随温度变化)。则：
　　　　　　　　　　　　　
(1)当S闭合时，饮水机处于________(选填“加热”或“保温”)状态，此时电路中的电流是多大？
(2)电热丝R₁的电阻是多大？
(3)饮水机加热工作时，把质量为1 kg的水从20℃加热到90℃所用时间为5 min，加热效率是多大$？[c_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)]$

答案： 解：
(1)加热
由$P = UI$可得，此时电路中的电流：$I=\frac{P_{加热}}{U}=\frac{1100\text{ W}}{220\text{ V}} = 5\text{ A}$。
(2)由$P = UI=\frac{U^{2}}{R}$可得，电热丝$R_{2}$的电阻：$R_{2}=\frac{U^{2}}{P_{加热}}=\frac{(220\text{ V})^{2}}{1100\text{ W}} = 44\text{ }\Omega$，当S断开时两电热丝串联，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，饮水机处于保温状态，此时电路的总电阻：$R=\frac{U^{2}}{P_{保温}}=\frac{(220\text{ V})^{2}}{44\text{ W}} = 1100\text{ }\Omega$，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电热丝$R_{1}$的电阻$R_{1}=R - R_{2}=1100\text{ }\Omega - 44\text{ }\Omega = 1056\text{ }\Omega$。
(3)饮水机加热工作时，水吸收的热量：$Q_{吸}=c_{水}m(t - t_{0}) = 4.2\times10^{3}\text{ J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C})\times1\text{ kg}\times(90^{\circ}\text{C}-20^{\circ}\text{C}) = 2.94\times10^{5}\text{ J}$，由$P = \frac{W}{t}$可得，加热5 min消耗的电能：$W = P_{加热}t' = 1100\text{ W}\times5\times60\text{ s} = 3.3\times10^{5}\text{ J}$，饮水机的加热效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}\times100\%=\frac{2.94\times10^{5}\text{ J}}{3.3\times10^{5}\text{ J}}\times100\%\approx89.1\%$。

6.（2023·廊坊模拟）九(3)班开展“节约一度电”主题活动，请你和他们一起完成以下活动内容。
(1)某型号洗衣机的洗涤功率为250 W，完成一次洗涤的时间为30 min，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？
(2)若自来水的温度为15℃，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至$45℃？[c_{水}=4.2×10³ J/(kg·℃)]$
(3)请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。

答案： 解：
(1)根据题意可知，该洗衣机完成一次洗涤消耗的电能为$W_{1}=Pt = 250\times10^{-3}\text{ kW}\times\frac{30}{60}\text{ h} = 0.125\text{ kW}\cdot\text{h}$，故一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数为$n=\frac{W}{W_{1}}=\frac{1\text{ kW}\cdot\text{h}}{0.125\text{ kW}\cdot\text{h}} = 8$(次)。
(2)一度电可提供的电能为$W = 1\times10^{3}\text{ W}\times3600\text{ s} = 3.6\times10^{6}\text{ J}$，可被水吸收的热量为$Q_{吸}=W\eta = 3.6\times10^{6}\text{ J}\times84\% = 3.024\times10^{6}\text{ J}$，由$Q_{吸}=cm\Delta t$可知，$m=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}=\frac{3.024\times10^{6}\text{ J}}{4.2\times10^{3}\text{ J/(kg}\cdot^{\circ}\text{C})\times(45^{\circ}\text{C}-15^{\circ}\text{C})} = 24\text{ kg}$。
(3)建议：用节能灯代替普通灯泡。解释：在亮度相同时，节能灯电功率$P$小，由$W = Pt$可知，相同时间内节能灯消耗的电能少。(答案不唯一)