《2025年智慧学习明天出版社九年级物理全一册沪科版》

10. 有台电动机,线圈电阻为$0.5\ \Omega$,把电动机接入$2\ V$电压的电路时,电动机正常工作,工作电流是$1\ A$.试求:
(1)正常工作$1\ min$时消耗的电能;
(2)正常工作$1\ min$时产生的热量;
(3)正常工作时,转化为机械能的功率.

答案： $(1)$ 求正常工作$1\ min$时消耗的电能
解：根据电功公式$W = UIt$（其中$U$是电压，$I$是电流，$t$是时间）。
已知$U = 2\ V$，$I = 1\ A$，$t = 1\ min=60\ s$。
将数值代入公式可得：$W = UIt=2×1×60 = 120\ J$。
$(2)$ 求正常工作$1\ min$时产生的热量
解：根据焦耳定律$Q = I^{2}Rt$（其中$I$是电流，$R$是电阻，$t$是时间）。
已知$I = 1\ A$，$R = 0.5\ \Omega$，$t = 60\ s$。
将数值代入公式可得：$Q = I^{2}Rt=1^{2}×0.5×60 = 30\ J$。
$(3)$ 求正常工作时转化为机械能的功率
解：电动机的总功率$P_{总}=UI$（$U$是电压，$I$是电流），发热功率$P_{热}=I^{2}R$（$I$是电流，$R$是电阻）。
根据能量守恒，转化为机械能的功率$P_{机}=P_{总}-P_{热}$。
计算总功率：$P_{总}=UI = 2×1=2\ W$。
计算发热功率：$P_{热}=I^{2}R=1^{2}×0.5 = 0.5\ W$。
计算机械能功率：$P_{机}=P_{总}-P_{热}=2 - 0.5=1.5\ W$。
综上，答案依次为：$(1)$$\boldsymbol{120\ J}$；$(2)$$\boldsymbol{30\ J}$；$(3)$$\boldsymbol{1.5\ W}$ 。

11. 如图17-3-7所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图,它有高、中、低三个挡位,已知$R_1= 120\ \Omega$,$R_2= 240\ \Omega$.求:
(1)闭合$S_1$、$S_3$,断开$S_2$时,电烤箱处于什么挡位?通过$S_3$的电流是多大?
(2)闭合$S_3$,断开$S_1$、$S_2$时,通电$1\ min$电路中电流产生的热量是多大?
(3)当电烤箱处于低温挡时,它消耗的电功率是多大? (结果保留一位小数)

答案： 1. （1）
解：
根据$P = \frac{U^{2}}{R}$（$U$为电源电压，$R$为电路总电阻），当闭合$S_1$、$S_3$，断开$S_2$时，$R_1$与$R_2$并联。
并联电路总电阻$R_{并}=\frac{R_1R_2}{R_1 + R_2}=\frac{120\Omega×240\Omega}{120\Omega + 240\Omega}=80\Omega$。
当闭合$S_3$，断开$S_1$、$S_2$时，只有$R_2$接入电路，$R_{2}=240\Omega$。
当$S_1$、$S_2$断开，$S_3$闭合时，$R_1$与$R_2$串联，$R_{串}=R_1 + R_2=120\Omega+240\Omega = 360\Omega$。
因为$P=\frac{U^{2}}{R}$，$U$一定，$R$越小，$P$越大，所以闭合$S_1$、$S_3$，断开$S_2$时，电烤箱处于高温挡。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，$U = 220V$，$R_{并}=80\Omega$，干路电流$I=\frac{U}{R_{并}}+\frac{U}{R_2}$（也可根据$I=\frac{U}{R_{并}}$），这里用$I=\frac{U}{R_{并}}$，$I=\frac{220V}{80\Omega}=2.75A$（通过$S_3$的电流等于干路电流）。
2. （2）
解：
当闭合$S_3$，断开$S_1$、$S_2$时，只有$R_1$接入电路，$U = 220V$，$R_1=120\Omega$，$t = 1min=60s$。
根据$Q = W=\frac{U^{2}}{R}t$，$Q=\frac{(220V)^{2}}{120\Omega}×60s=\frac{48400V^{2}}{120\Omega}×60s = 24200J$。
3. （3）
解：
当电烤箱处于低温挡时，$R_1$与$R_2$串联，$U = 220V$，$R_{串}=R_1 + R_2=360\Omega$。
根据$P=\frac{U^{2}}{R}$，$P=\frac{(220V)^{2}}{360\Omega}\approx134.4W$。
综上，答案依次为：（1）高温挡，$2.75A$；（2）$12100J$；（3）$134.4W$。