《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

24. (13分)(2024·枣庄)如图甲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如图乙所示.当设定加热温度为某一温度时,$R_{3}$的阻值恰好为40Ω,闭合开关S,工作电路接通,开始加热;当控制电流I= 0.03 A时,衔铁被弹起,停止加热,则设定的加热温度是多少?

答案： 【解析】：
本题主要考查了欧姆定律、电功率公式以及电磁继电器的工作原理等知识点。
（1）指示灯L与保护电阻$R_0$串联，指示灯L标有“2V 0.2A”字样，表示指示灯L的额定电压为2V，额定电流为0.2A。
要使指示灯L正常工作，需要使其两端的电压达到额定电压2V，根据串联电路电压的特点，保护电阻$R_0$两端的电压$U_0 = U - U_L = 220V - 2V = 218V$，再根据欧姆定律$I = \frac{U}{R}$，可得保护电阻$R_0$的阻值$R_0 = \frac{U_0}{I_L} = \frac{218V}{0.2A} = 1090\Omega$。
（2）电能表标有600r/(kW·h)的字样，表示每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转600转。
当转盘转了20转时，消耗的电能$W = \frac{20r}{600r/(kW·h)} = \frac{1}{30}kW·h$，时间$t = 2min = \frac{2}{60}h = \frac{1}{30}h$。
根据电功率公式$P = \frac{W}{t}$，可得空气炸锅的电功率$P = \frac{\frac{1}{30}kW·h}{\frac{1}{30}h} = 1kW = 1000W$。
（3）在控制电路中，电源电压恒定为3V，$R_3$的阻值恰好为40Ω，当控制电流$I = 0.03A$时，根据欧姆定律$I = \frac{U}{R}$，可得此时电路的总电阻$R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{3V}{0.03A} = 100\Omega$。
根据串联电路电阻的特点，热敏电阻$R_2$的阻值$R_2 = R_{总} - R_3 = 100\Omega - 40\Omega = 60\Omega$。
由图乙可知，当$R_2 = 60\Omega$时，对应的温度为120°C，即设定的加热温度是120°C。
【答案】：
（1）$R_0 = \frac{U - U_L}{I_L} = \frac{220V - 2V}{0.2A} = 1090\Omega$；
（2）$P = \frac{W}{t} = \frac{\frac{20}{600}kW\cdot h}{\frac{2}{60}h} = 1000W$；
（3）$R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{3V}{0.03A} = 100\Omega$，$R_2 = R_{总} - R_3 = 100\Omega - 40\Omega = 60\Omega$，由图乙可知，当$R_2 = 60\Omega$时，设定的加热温度是120°C。