《2025年智慧学习明天出版社九年级物理全一册沪科版》

19. 近来网上热卖的空气炸锅,可以不用或少用油制作炸制食品. 实际就是利用风扇将电热管产生的热量吹向食品进行加热,形象一点就是在锅里放了一台吹风机,用热风吹食物. 其内部电路原理如图 17 - 13,相关参数如表. 试求：

|额定电压|220 V|
|电源频率|50 Hz|
|热风功率|1 210 W|
|冷风功率|110 W|

(1)热风加热时电路中的总电流；
(2)热风加热 5 min,整个电路消耗的电能；
(3)正常工作时电热管 R 的电阻；
(4)图中电动机线圈的电阻为 10 Ω,1 min 内电流通过电动机线圈产生的热量.

答案：
(1)5.5 A
(2)$3.63×10^{5}\ J$
(3)44 Ω
(4)150 J

20. 某款新型热奶器,它有着高温挡消毒、中温挡加热和低温挡保温等功能. 小华根据其功能设计了模拟电路如图 17 - 14 所示,电流表量程为 0~3 A,电源电压恒为 12 V. 当装置处于高温挡或中温挡时开关$S_{1}$始终闭合,高温挡和中温挡的功率分别为 36 W、24 W. $R_{1}$、$R_{2}和R_{3}$分别为加热电阻,电阻$R_{3}$规格为“30 Ω 1 A”. 当$R_{3}$只与一个定值电阻串联时,移动滑片还可以手动调节低温挡的加热功率. 求：
(1)中温挡时通过的电流；
(2)定值电阻$R_{2}$的阻值；
(3)手动调节低温挡电功率允许的范围.

答案： 解:当S₁、S₂都闭合时,电阻R₁和R₂并联,电阻最小,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$知,功率最大,此时处于高温挡;
当S₁闭合、S₂断开时,只有电阻R₁工作,电阻较大,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$知,此时处于中温挡;
当S₁、S₂都断开时,电阻R₁和R₃串联,电阻最大,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$知,功率最小,此时处于低温挡.
(1)根据$P=UI$知,电器以中温挡工作时,通过加热电阻的电流$I=\frac{P_{中}}{U}=\frac{24\ W}{12\ V}=2\ A$.
(2)当S₁、S₂都闭合时,电阻R₁和R₂并联,处于高温挡,当S₁闭合、S₂断开时,只有电阻R₁工作,处于中温挡;所以R₂的功率$P_{2}=P_{高}-P_{中}=36\ W-24\ W=12\ W$.
根据$P=\frac{U^{2}}{R}$知,定值电阻R₂的电阻$R_{2}=\frac{U^{2}}{P_{2}}=\frac{(12\ V)^{2}}{12\ W}=12\ \Omega$.
(3)当S₁闭合、S₂断开时,只有电阻R₁工作,处于中温挡,
根据$I=\frac{U}{R}$知,R₁的电阻大小$R_{1}=\frac{U}{I}=\frac{12\ V}{2\ A}=6\ \Omega$.
当S₁、S₂都断开时,电阻R₁和R₃串联,处于低温挡,电流表测量通过滑动变阻器的电流,
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,低温挡的功率最小,此时电路中总电阻
$R=R_{1}+R_{3}=6\ \Omega+30\ \Omega=36\ \Omega$,
低温挡加热功率的最小值为$P_{低小}=\frac{U^{2}_{2}}{R}=\frac{(12\ V)^{2}}{36\ \Omega}=4\ W$,
电流表示数最大为3 A,R₃规格为"30 Ω 1 A",所以电路的最大电流为1 A时,低温挡的功率最大,低温挡加热功率的最大值为$P_{低大}=UI_{大}=12\ V×1\ A=12\ W$,
所以,低温挡加热功率的范围为4~12 W.
答:
(1)中温挡时通过的电流为2 A；
(2)定值电阻R₂的阻值为12 Ω；
(3)手动调节低温挡电功率允许的范围为4~12 W.

21. 如图 17 - 15 所示,电源电压恒定,$R_{1}$的阻值为 20 Ω,$R_{2}$的阻值为 10 Ω. 当 S 闭合,$S_{1}$、$S_{2}$断开时,电流表的示数为 0.4 A.
(1)求电源电压.
(2)当 S 闭合,$S_{1}$、$S_{2}$断开时,求通电 10 s 内整个电路消耗的电能.
(3)当 S、$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,电流表的示数变化了 0.7 A,且小灯泡 L 正常发光,求小灯泡 L 的额定功率.

答案：
(1)12 V
(2)48 J
(3)6 W