《2025年同步解析与测评学考练九年级物理全一册人教版》

7. 一台“$ 6\ V\ \ 3\ W $”的迷你型小风扇,电动机线圈阻值为$ 0.1\ \Omega $,则小风扇正常工作$ 1\ min $产生的热量为(B)
A.$ 0.025\ J $
B.$ 1.5\ J $
C.$ 3\ J $
D.$ 180\ J $

答案： B

8. 某款电热杯有高、中、低三挡,简化电路如图所示。$ S_{1} $、$ S_{2} $不能同时闭合,阻值$ R_{1} 为 2.5\ \Omega $。只闭合$ S_{3} $时,电路中的电流为$ 2\ A $。水的比热容为$ 4.2 × 10^{3}\ J/(kg \cdot ^{\circ}C) $。下列说法正确的是(C)

A.电源电压为$ 10\ V $
B.只闭合$ S_{1} $、$ S_{3} $时,电热杯处于低温挡
C.只闭合$ S_{3} $时,电热杯工作$ 1\ min 产生的热量为 600\ J $
D.加热$ 100\ g $水,水温由$ 25^{\circ}C 升高到 35^{\circ}C $,水吸收的热量为$ 420\ J $

答案： C【解析】只闭合$S_{3}$时,电路为阻值为$R_{1}$的定值电阻的简单电路,电路中的电流为2 A,$R_{1}$为2.5 Ω,根据欧姆定律可得电源电压$U=I_{1}R_{1}=2A×2.5Ω=5V$,A错误。闭合$S_{1}$、$S_{3}$时,两定值电阻并联接入电路,根据$P=\frac {U^{2}}{R}$可知电热杯消耗的功率最大,处于高温挡,B错误。只闭合$S_{3}$时,电热杯工作1 min产生的热量$Q=W=UI_{1}t=5V×2A×60s=600J$,C正确。加热100 g水,水温由$25^{\circ }C$升高到$35^{\circ }C$,水吸收的热量$Q'=cmΔt=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×100×10^{-3}kg×(35^{\circ }C-25^{\circ }C)=4200J$,D错误。

9. 如图所示,某家用电热水壶有高温和低温两挡,已知两定值电阻的阻值$ R_{1} $与$ R_{2} $相等,电热水壶在低温挡正常工作时的功率为 484\ W ,则$ R_{2} $为50$ \Omega 。$在标准大气压下,用高温挡加热初温为$ 15^{\circ}C 、$质量为 1\ kg 的水 7\ min ,该过程消耗的电能为$4.0656×10^{5}$ J ；若产生的热量全部被水吸收,则水的温度升高了85$ ^{\circ}C 。$已知$ c_{水} = 4.2 × 10^{3}\ J/(kg \cdot ^{\circ}C) 。$

答案： 50 4.065$6×10^{5}$85【解析】由题图可知,当开关$S_{2}$闭合、$S_{1}$断开时,两定值电阻串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,此时电路总功率最小,电热水壶处于低温挡;当开关$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,只有阻值为$R_{2}$的定值电阻工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电热水壶处于高温挡。由$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,两定值电阻串联时的总电阻$R=\frac {U^{2}}{P_{低}}=\frac {(220V)^{2}}{484W}=100Ω$,根据题意和串联电路的电阻特点可知,$R_{2}=R_{1}=\frac {1}{2}R=\frac {1}{2}×100Ω=50Ω$。电热水壶“高温挡”的电功率$P_{高}=\frac {U^{2}}{R_{2}}=\frac {(220V)^{2}}{50Ω}=968W$;电热水壶用高温挡工作7 min消耗的电能$W=P_{高}t_{高}=968W×7×60s=4.0656×10^{5}J$;根据题意可知水吸收的热量$Q_{吸}=W=4.0656×10^{5}J$,由$Q_{吸}=c_{水}m(t-t_{0})$可知,水理论上的末温$t=\frac {Q_{吸}}{c_{水}m}+t_{0}=\frac {4.0656×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×1kg}+15^{\circ }C=111.8^{\circ }C$,标准大气压下,水的沸点是$100^{\circ }C$,所以水的实际末温为$100^{\circ }C$,则水升高的温度$Δt=100^{\circ }C-15^{\circ }C=85^{\circ }C$。

10. (2024·福建中考) 小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机的工作电路如图所示。电热丝的阻值$ R 为 4\ \Omega $,电动机标有“$ 12\ V\ \ 24\ W $”字样。闭合开关$ S $、$ S_{1} $,电动机正常工作。

(1) 求电源电压。
(2) 闭合开关$ S $、$ S_{1} $,求电动机$ 1\ min $内消耗的电能。
(3) 闭合开关$ S $、$ S_{2} $,通电$ 100\ s $,求电热丝产生的热量。

答案：
(1)12 V
(2)1 440 J
(3)3 600 J【解析】
(1)由电路图知,闭合开关S、$S_{1}$,电路为电动机的简单电路,此时电动机正常工作,电动机两端的电压等于电动机的额定电压且等于电源电压,所以电源电压$U=U_{额}=12V$。
(2)电动机1 min内消耗的电能$W=Pt=24W×1×60s=1440J$。
(3)闭合开关S、$S_{2}$时,电路为电热丝的简单电路,则通电100 s电热丝产生的热量$Q=W=UIt'=\frac {U^{2}}{R}t'=\frac {(12V)^{2}}{4Ω}×100s=3600J$。