《2025年新坐标同步练习九年级物理全一册人教版青海专用》

9. 如图甲所示为小艺同学家的电中药壶,有“猛火”和“文火”两个挡位,工作电路简化为图乙所示,其中$S'$为挡位开关,$R_{1}$、$R_{2}$为发热电阻(假定工作时电阻不变),$A$、$B$为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于“猛火”挡时,红灯亮；处于“文火”挡时,绿灯亮。已知电中药壶额定电压为$220\mathrm{V}$,“猛火”挡的额定功率为$2420\mathrm{W}$,$R_{2}的阻值为180\Omega$。


(1)判断$A$灯是______(选填“红灯”或“绿灯”),你的判断依据是什么？
(2)求电中药壶“文火”挡的额定功率是多少？
(3)某天用电高峰时,小艺用电中药壶帮奶奶熬药,为了计算家里电路的实际电压,她关了家里其他用电器,只将电中药壶调到“猛火”挡上,电中药壶工作$1\mathrm{min}$,电能表(如图丙所示)的表盘转了$100$转,由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？
(1)红灯；由电路图可知，当开关S闭合，S'打至触点N时，电路为R₁和指示灯A的串联电路，此时电路中阻值较小，由P=U²/R可知，此时电路功率较大，则电中药壶处于“猛火”挡，此时红灯亮，故A灯是红灯。
(2)242W
(3)200V

答案： 解:
(1)由电路图可知,当开关 S 闭合,$ S' $ 打至触点 N 时,电路为 $ R_{1} $ 和指示灯 A 的串联电路,此时电路中阻值较小,由 $ P=\frac{U^{2}}{R} $ 可知,此时电路功率较大,则电中药壶处于“猛火”挡,此时红灯亮,故 A 灯是红灯.
(2)由题意可知,“猛火”挡的额定功率为 2420 W,由 $ P=\frac{U^{2}}{R} $ 可得,电阻 $ R_{1} $ 的阻值 $ R_{1}=\frac{U^{2}}{P_{猛火}}=\frac{(220\ V)^{2}}{2420\ W}=20\ \Omega $ 当开关 S 闭合,$ S' $ 打至触点 M 时,电路为两电阻和指示灯 B 的串联,此时电路中阻值较大,功率较小,电中药壶处于“文火”挡,故电中药壶“文火”挡的额定功率 $ P_{文火}=\frac{U^{2}}{R_{总}}=\frac{(220\ V)^{2}}{20\ \Omega +180\ \Omega }=242\ W $.
(3)由电能表表盘上的信息可知,电中药壶消耗的电能 $ W=\frac{1\ kW\cdoth}{3000\ r}× 100\ r=\frac{1}{30}\ kW\cdoth=1.2× 10^{5}\ J $ 故电中药壶的实际功率 $ P=\frac{W}{t}=\frac{1.2× 10^{5}\ J}{60\ s}=2000\ W $ 由 $ P=\frac{U^{2}}{R} $ 可得,电中药壶的实际电压为 $ U=\sqrt{PR}=\sqrt{2000\ W× 20\ \Omega }=200\ V $.