《2025年知识与能力训练九年级物理全一册人教版A版》

4. 如题4图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路,$ R_1 $、$ R_2 $ 均为阻值为 $ 110 \Omega $ 的发热电阻,将开关 $ S $ 分别置于1、2两位置时,空气炸锅处于不同的挡位。当开关 $ S $ 置于2位置时,空气炸锅处于高温(高温/低温)挡；空气炸锅位于低温挡的功率是220 W,空气炸锅在高温挡正常工作 $ 10 s $ 产生的热量是4400 J。

答案： 高温；220；4400

5. 如题5图甲所示的电饭锅,铭牌上附有中国能效标识,从铭牌上可知该电饭锅能效等级为3级。电饭锅的额定电压为 $ 220 V $,有“加热”和“保温”两个挡位,其内部由两个加热电阻丝 $ R_1 $、$ R_2 $ 和一个开关 $ S_2 $ 组成,研究发现：当开关 $ S_1 $、$ S_2 $ 都闭合时,只有 $ R_1 $ 工作,电饭锅处于加热状态,功率为 $ 1210 W $；当开关 $ S_1 $ 闭合、$ S_2 $ 断开时,$ R_1 $、$ R_2 $ 全部工作,电饭锅处于保温状态,功率为 $ 88 W $。

(1)请在图乙的虚线框内画出该装置的电路图。
(2)求 $ R_2 $ 的阻值。
(3)小明上网查询了解到,国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时,3级能效的热效率值(电热转化效率)范围为 $ 81\% \leqslant \eta ＜ 86\% $,他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下,将温度为 $ 23^{\circ}C $、质量为 $ 2.2 kg $ 的水加热到 $ 100^{\circ}C $,电饭锅正常工作用时 $ 700 s $。请通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到3级能效。

答案：
(1) 电路图：电源、开关S₁串联，电阻R₁与R₂串联，开关S₂并联在R₂两端。
(2) 加热状态时，R₁单独工作，由$P=\frac{U^{2}}{R}$得$R_{1}=\frac{U^{2}}{P_{加热}}=\frac{(220\,V)^{2}}{1210\,W}=40\,\Omega$；保温状态时，R₁、R₂串联，总电阻$R_{总}=\frac{U^{2}}{P_{保温}}=\frac{(220\,V)^{2}}{88\,W}=550\,\Omega$，则$R_{2}=R_{总}-R_{1}=550\,\Omega - 40\,\Omega=510\,\Omega$。
(3) 水吸收的热量$Q_{吸}=cm\Delta t=4.2×10^{3}\,J/(kg·℃)×2.2\,kg×(100^{\circ}C-23^{\circ}C)=7.1148×10^{5}\,J$；消耗的电能$W=P_{加热}t=1210\,W×700\,s=8.47×10^{5}\,J$；热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}×100\%=\frac{7.1148×10^{5}\,J}{8.47×10^{5}\,J}×100\%\approx84\%$，因为$81\%\leq84\%\lt86\%$，所以达到3级能效。