《2025年一遍过九年级物理全一册苏科版》

4 [2024重庆中考B卷]如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图,其中$R_{1}$的阻值为48.4Ω,$R_{1}和R_{2}$均为阻值不变的电热丝,饮水机有加热和保温两挡,正常工作时,保温挡功率为110W。$[c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)]$
(1)求饮水机在保温挡正常工作时的电流。
(2)当只有饮水机工作时,将3kg水从$10^{\circ }C加热到100^{\circ }C$,加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示,求饮水机的加热效率η。
(3)为节能减排,相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天$1m^{2}$太阳能电池一天能发电0.4kW·h,要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h,保温时间计为8h,求至少要安装多大面积的太阳能电池。
]

答案：
(1)饮水机在保温挡正常工作时的电流I保温=P保温/U=110W/220V=0.5A。
(2)水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×3kg×(100℃ - 10℃)=1.134×10⁶J，
饮水机消耗的电能W=1862.59kW·h - 1862.24kW·h=0.35kW·h=1.26×10⁶J，
饮水机的加热效率η=Q吸/W×100%=1.134×10⁶J/1.26×10⁶J×100%=90%。
(3)当S、S₁同时闭合时，电路为R₁的简单电路，饮水机处于加热挡，
P加热=U²/R₁=(220V)²/48.4Ω=1000W，
饮水机正常工作1天消耗的电能W₁=W加热+W保温=P加热t加热+P保温t保温=1kW×3h+0.11kW×8h=3.88kW·h，
则饮水机正常工作3天消耗的电能W总=3W₁=3×3.88kW·h=11.64kW·h，
至少要安装的太阳能电池的面积S=11.64kW·h/0.4kW·h/m²=29.1m²。

5 [2024西安高新区模拟改编]电热水器是家庭生活中常用的加热水的装置,周末小明跟随爸爸去市场挑选热水器。据工作人员介绍,空气源热泵热水器是新一代高“能效比”的热水装置,其工作原理简化为如图所示。下表是一款热泵热水器的部分参数。
(1)通过工作人员介绍,其中参数“60L/h”表示此热水器当进水温度为$15^{\circ }C$、出水温度为$55^{\circ }C$时,每小时可出热水60L,将60L水从$15^{\circ }C加热到55^{\circ }C$吸收的热量是多少？$[ρ_{水}= 1.0×10^{3}kg/m^{3},c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)]$
(2)小明查阅资料知道：“能效比”为热泵机组产出的热量与投入的电能之比,此热水器的能效比n为多少？

|额定制热水量|60L/h|
|额定电压/频率|220V/50Hz|
|额定输入功率|800W|

答案： 解:
(1)60L水从15℃加热到55℃吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×10³J/(kg·℃)×60×10⁻³m³×1.0×10³kg/m³×(55℃ - 15℃)=1.008×10⁷J。
(2)消耗的电能W=Pt=800W×3600s=2.88×10⁶J，
能效比n=Q吸/W=1.008×10⁷J/2.88×10⁶J=3.5。