《2025年实验班提优训练九年级科学上册浙教版》

12. (2024·呼伦贝尔中考)如图所示,电水壶的规格为“220 V 1210 W”、电热水器的规格为“220 V 2420 W”、电能表上标着“3000 revs/(kW·h)”字样。当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动 165 转,用时 180 s;在电路中单独使用电热水器时,用时 6 min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求:

(1)电水壶和电热水器的电阻;
(2)单独使用电热水器时导线上产生的热量。
]

答案：
(1)40Ω　20Ω　
(2)1.21×10⁵J
[解析]
(1)根据I=U/R和P=UI，可得R=U²/P，则电水壶的电阻R电水壶=U²/P电水壶=(220V)²/1210W=40Ω，电热水器的电阻R电热水器=U²/P电热水器=(220V)²/2420W=20Ω。
(2)单独使用电水壶烧水时，导线与电水壶串联，电路消耗的电能W=165r/3000r×1kW·h=11/200kW·h，电路的总功率P=W/t=11/200kW·h/0.05h=1.1kW=1100W，电路的总电阻R=U²/P=(220V)²/1100W=44Ω，导线的电阻R线=R−R电水壶=44Ω-40Ω=4Ω，单独使用电热水器时，电路的总电阻R'=R线+R电热水器=4Ω+20Ω=24Ω，电路中的电流I'=U/R'=220V/24Ω=55/6A，导线上产生的热量Q=I'²R线t'=(55/6A)²×4Ω×6×60s=1.21×10⁵J。

13. 控制变量法 (2023·温州中考)用如图 1 所示电路研究电热与电流的关系,比较不同设定电流值时的电热多少。调节电流大小的过程中,电热丝已经开始加热,因而会影响实验的准确性。为解决这一问题,小明设计了如图 2 所示电路进行研究。
如图 2 所示的电路包含调试电路和实验电路,$R_{1}和R_{2}$是阻值都为 20 Ω的电热丝,$R_{2}$放置在装有煤油的保温容器中。实验中先使用调试电路进行调试,使电热丝$R_{2}$在调试过程中不发热。实验步骤如下。



①用数字温度计测量并记录装有$R_{2}$的保温容器内煤油的温度。
②将开关 S 拨至“1”,调节滑动变阻器,直至电流表示数为 0.2 A。
③将开关 S 拨至“2”,使$R_{2}$工作 50 s,断开开关 S,测量并记录 。
④再将电流值分别设定为 0.3 A、0.4 A、0.5 A、0.6 A,重复上述步骤。记录相关数据,并计算每次升高的温度$\Delta t$($\Delta t$可反映电热的多少),整理$\Delta t$、$I^{2}$的数据如图 3 所示。
(1)将步骤③补充完整。
(2)在图 3 中画出$\Delta t与I^{2}$的关系图像。
(3)小明想改变电热丝阻值,用上述实验中设定的电流值,继续研究电热与电流的关系:保持$R_{1}$不变,将$R_{2}$更换为 30 Ω的电热丝,重复上述步骤。他的做法是否合理,说明理由: 。

答案：

(1)煤油的温度　
(2)如图所示　
(3)不合理，调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拨至“2”，根据欧姆定律可知，通过30Ω电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响

[解析]
(1)由电流的热效应可知，电流通过R₂时，会产生热量，煤油吸收其产生的热量，温度升高，因此步骤③为将开关S拨至“2”，使R₂工作50s，断开开关S，测量并记录煤油的温度。
(2)根据Q吸=cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比;根据焦耳定律可知，在电阻和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与I²成正比，由此可知，Δt与I²应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如答图所示。
(3)调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拨至“2”，根据欧姆定律可知，通过30Ω电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。