《2025年学习指要九年级物理全一册人教版》

16.(1805,1808)如图所示是某种多功能炖锅的简化电路图。$R_1、$$R_2$是两个电热丝$,S_2$是单刀双掷开关。通过开关$S_1$和$S_2$的闭合、断开的组合,实现高、中、低三挡加热。多功能炖锅的相关参数见表。问:
(1)两个开关分别处于什么状态时,炖锅电路处于低温挡?并说明理由。
(2)炖锅处于低温挡工作6 min消耗多少电能?
(3)电热丝$R_2$的阻值是多少?

答案：
(1)
当$S_1$断开，$S_2$接$2$时，$R_1$与$R_2$串联，此时电路总电阻$R_{串}=R_1 + R_2$；当$S_1$闭合，$S_2$接$1$时，$R_1$与$R_2$并联，此时电路总电阻$R_{并}=\frac{R_1R_2}{R_1 + R_2}$；当$S_1$闭合，$S_2$接$2$时，只有$R_1$接入电路，此时电路总电阻$R_{1}$。
根据$P = \frac{U^{2}}{R}$（$U$为电源电压，$R$为电路总电阻），电源电压$U$不变，串联时总电阻最大，所以功率最小，炖锅电路处于低温挡。
(2)
已知低温挡功率$P_{低}=275W$，工作时间$t = 6min=6×60s = 360s$。
根据$W = P_{低}t$，可得$W=275W×360s = 99000J$。
(3)
当$S_1$闭合，$S_2$接$2$时，只有$R_1$接入电路，此时为中温挡，$P_{中}=550W$，根据$P = \frac{U^{2}}{R}$，可得$R_1=\frac{U^{2}}{P_{中}}=\frac{(220V)^{2}}{550W}=88\Omega$。
当$S_1$闭合，$S_2$接$1$时，$R_1$与$R_2$并联，此时为高温挡，$P_{高}=1100W$，则$P_{2}=P_{高}-P_{中}=1100W - 550W = 550W$。
再根据$P = \frac{U^{2}}{R}$，可得$R_2=\frac{U^{2}}{P_{2}}=\frac{(220V)^{2}}{550W}=88\Omega$。
综上，答案依次为：
(1)$S_1$断开，$S_2$接$2$时处于低温挡，理由是此时$R_1$与$R_2$串联，总电阻最大，根据$P = \frac{U^{2}}{R}$，电源电压不变，功率最小；
(2)$99000J$；
(3)$88\Omega$。

17.(1806)直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置,如图甲所示。它能够将电网中的交流转化为直流,再将电能充入汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。

设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时,充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。
现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前,D为30%,充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后,P与D的关系如图乙所示(为方便计算,图像已作近似处理)。充满后,立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表所示。


(1)通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大,故充电功率更大。
(2)在D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的变化规律是先增大后不变。当D为70%时,充电电流为100A。
(3)若充电过程中充电电费单价不变,则测试全过程的充电费用多少元?
50.4
(4)设D从70%增至80%所需时间为$t_1,$从80%增至90%所需时间为$t_2,$且$t_1:t_2= 2:3,$则充电全过程的总时长为多少分钟?
93

答案：
(1)大
(2)先增大后不变；100
(3)电费单价：$28.80元÷24.0kW\cdot h = 1.2元/(kW\cdot h)$，全过程充电度数：$\frac{70\%}{40\%}×24.0kW\cdot h=42kW\cdot h$，总费用：$42kW\cdot h×1.2元/(kW\cdot h)=50.4元$
(4)总储能$W_{总}=24kW\cdot h÷40\% = 60kW\cdot h$，每10%储能电能$6kW\cdot h$。设$t_1=2k$，$t_2=3k$，90%-100%功率$15kW$，$t_3=6kW\cdot h÷15kW=0.4h=24min$。由70%-80%和80%-90%功率线性变化及$t_1:t_2=2:3$，解得$t_1=9.6min$，$t_2=14.4min$。总时长：$45min+9.6min+14.4min+24min=93min$
(1)大
(2)先增大后不变；100
(3)50.4
(4)93