《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

21. 国庆放假期间,小明一家去农庄休闲旅游。


(1) 细心的小明发现,进入农庄的路口安装了带有太阳能电池板的警示灯,如图甲所示。白天,太阳能电池板将太阳能转化为电能,蓄电池将多余电能转化为化学能储存起来,用于无光照时供电。白天时蓄电池相当于电路元件中的 用电器 ,晚上时蓄电池相当于电路元件中的 电源 。
(2) 进入宾馆房间,将房卡插入槽中,房间内的用电器才能使用,如图乙所示,房卡的作用相当于电路元件中的 开关 。房间里提供有路由器,如图丙,路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备,通过后排的接口可以同时连接多台电脑独立工作,各接口之间是 并联 (选填“串联”或“并联”)的。
(3) 小明还发现房门口装有开关S₁,床头装有开关S₂,这两个开关都能单独控制房间的吊灯,图丁中的电路图能符合这一要求的是 C 。

(4) 小明看到房间内使用的是燃气热水器,想测试一下该热水器的效率。他先设置热水器输出热水的温度为40 ℃,热水出水流量是5 kg/min,已知当时自来水的温度是20 ℃,天然气的热值为3.2×10⁷ J/m³,接通热水器的开关6 min后停止工作,此时观察天然气表共用了0.15 m³的天然气,则该热水器的实际效率是多少?[$c_水= 4.2×10³ J/(kg·℃)$]
解:水吸收的热量：Q₍吸₎=cₘΔt=4.2×10³J/(kg·℃)×5kg/min×6min×(40℃-20℃)=2.52×10⁶J；天然气完全燃烧放出的热量：Q₍放₎=Vq=0.15m³×3.2×10⁷J/m³=4.8×10⁶J；热水器的实际效率：η=Q₍吸₎/Q₍放₎×100%=2.52×10⁶J/4.8×10⁶J×100%=52.5%。答：该热水器的实际效率是52.5%。

答案： 【解析】：
（1）白天太阳能电池板将太阳能转化为电能，蓄电池将多余电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池相当于用电器；晚上蓄电池给用电器供电，此时蓄电池相当于电源。
（2）房卡插入槽中，房间内的用电器才能使用，说明房卡能控制电路的通断，相当于开关；路由器通过后排的接口可以同时连接多台电脑独立工作，各接口之间互不影响，所以各接口之间是并联的。
（3）两个开关都能单独控制房间的吊灯，即两个开关都能与吊灯串联且两开关互不影响，所以两开关应并联后再与吊灯串联，故C图符合要求。
（4）先根据$Q_{吸}=cm\Delta t$求出水吸收的热量，再根据$Q_{放}=Vq$求出天然气完全燃烧放出的热量，最后根据$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%$求出热水器的实际效率。
【答案】：
(1)用电器；电源；
(2)开关；并联；
(3)C；
(4)水吸收的热量：$Q_{吸}=cm\Delta t = 4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×5kg/min×6min×(40^{\circ}C - 20^{\circ}C)= 2.52×10^{6}J$，
天然气完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=Vq = 0.15m^{3}×3.2×10^{7}J/m^{3}= 4.8×10^{6}J$，
热水器的实际效率：$\eta=\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.52×10^{6}J}{4.8×10^{6}J}×100\% = 52.5\%$。