《2025年实验班提优训练九年级科学上册浙教版》

6. 跨学科 基于 I-U 图像的定值电阻串联电功比分析 通过定值电阻甲、乙的电流、电压关系如图所示,若将两电阻串联接入电路中,甲、乙消耗的电功之比为(A)。

A.1:2
B.2:1
C.1:4
D.1:1

答案： A

7. (2024·苏州中考)电热水器是利用电流的热效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图 1 所示为3023.6kW·h,现仅接通一台如图 2 所示的电热水器,观察到电能表指示灯 1 min 内闪烁 80 次,则 1 min 内消耗电能为9.0×10⁴J,其两端电压等于(填“高于”“等于”或“低于”)220 V。

答案： 热　3023.6　9.0×10⁴　等于　[解析]电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象是电流的热效应。电能表的读数方法：最后一位是小数，由图1可得家中的电能表示数为3023.6 kW·h。电能表指示灯1 min内闪烁80次，电能表参数“3200 imp/(kW·h)”，则1 min内消耗电能为W = $\frac{80 r}{3200 r/(kW·h)}$ = $\frac{1}{40}$ kW·h = 9×10⁴ J，电热水器的实际功率为P = $\frac{W}{t}$ = $\frac{9×10⁴ J}{60 s}$ = 1500 W，实际功率等于额定功率，所以实际电压等于额定电压为220 V。

8. 图像分析法 (2024·枣庄中考)图 1 所示是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路,它是通过电热丝$R_{1}$来加热空气,从而加热食物,达到设定加热温度后,断开开关。
(1)在工作电路中,指示灯 L 标有“2 V 0.2 A”字样,要使指示灯 L 正常工作,则保护电阻$R_{0}$的阻值为多大？
(2)把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作 2 min,电能表上标有 600 r/(kW·h)的字样,其转盘刚好转了 20 转,则空气炸锅的电功率是多少？
(3)在控制电路中,电源电压恒定为 3 V,用$R_{3}$来设置加热温度,热敏电阻$R_{2}$置于温度监测区域,它的阻值随温度变化的关系图线如图 2 所示。当设定加热温度为某一温度时,$R_{3}$的阻值恰好为 40 Ω,闭合开关 S,工作电路接通,开始加热；当控制电流$I= 0.03A$时,衔铁被弹起,停止加热,则设定的加热温度是多少？

答案：
(1)1090 Ω　
(2)1 kW　
(3)200 ℃
[解析]
(1)R₀和指示灯L串联，R₀两端的电压为U₀ = U - Uₗ = 220 V - 2 V = 218 V，指示灯L正常工作，通过R₀的电流为I₀ = Iₗ = 0.2 A，保护电阻R₀的阻值为R₀ = $\frac{U₀}{I₀}$ = $\frac{218 V}{0.2 A}$ = 1090 Ω。
(2)转盘刚好转了20转，空气炸锅消耗的电能W = $\frac{20 r}{600 r/(kW·h)}$ = $\frac{1}{30}$ kW·h，空气炸锅的功率P = $\frac{W}{t}$ = $\frac{\frac{1}{30} kW·h}{\frac{1}{30} h}$ = 1 kW。
(3)衔铁被弹起时，控制电路的总电阻为R = $\frac{U'}{I'}$ = $\frac{3 V}{0.03 A}$ = 100 Ω，此时热敏电阻R₂ = R - R₃ = 100 Ω - 40 Ω = 60 Ω，由图2可知当R₂ = 60 Ω，设定温度为200 ℃。

9. 中考新考法 感应跳转控制的楼道灯节能电路分析 小敏家住某 5 层公寓楼中的 4 楼,当她在 1 楼按下楼道灯开关时,5 盏“220 V 0.1 A”的楼道灯全部点亮,然后延时 60 s 均自动关闭,她正常每登一层楼所需时间为 12 s。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能,于是她对楼道电路进行设计,改进的电路如图所示,K 为启动延时开关,S 为感应跳转开关,K 按下时,S 接通触点 1、2,S 感应到人到 2 楼,跳转至触点 2、3,当感应到人到 3 楼,跳转至触点 3、4……跳转后若 20 s 后感应不到人,则 K 断开。

(1)按照原先楼道灯的工作方式,小敏正常上楼回家一次,楼道灯一共消耗的电能为6600 J。
(2)改进后的方案中,S 跳转前后,通过启动延时开关的电流大小不变(填“增大”“减小”或“不变”),小敏正常上楼回家一次,比原来节约4136 J电能。

答案：
(1)6600 J　
(2)不变　4136 J
[解析]
(1)按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗的电能为W = UIt = 5×220 V×0.1 A×60 s = 6600 J。
(2)由题意可知，S跳转前后均有两盏灯并联，每盏灯的规格相同，工作时的电流是相同的，即电流不变。一楼灯消耗的电能W₁ = UI₁t = 220 V×0.1 A×12 s = 264 J；二楼灯消耗的电能W₂ = UI₂t = 220 V×0.1 A×24 s = 528 J；三楼灯消耗的电能W₃ = UI₃t = 220 V×0.1 A×24 s = 528 J；四楼灯消耗的电能W₄ = UI₄t = 220 V×0.1 A×(12 s + 20 s) = 704 J；五楼灯消耗的电能W₅ = UI₅t = 220 V×0.1 A×20 s = 440 J。W总 = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ = 2464 J，节约的电能W节 = 6600 J - 2464 J = 4136 J。