《2025年思路教练同步课时作业九年级物理上册人教版》

5. (河北唐山迁安市期末) 李明家安装了电热水龙头, 其电路如图甲所示, $R_{1} 、 R_{2}$ 为电热丝, 通过调节旋钮可使扇形开关 $\mathrm{S}$ 同时接触两个相邻的触点, 从而实现冷水、温水、热水挡之间的切换。某次李明使用电热水龙头的过程中, 水龙头的功率随时间的变化关系如图乙所示。已知 $c_{\text {水 }}= 4.2 × 10^{3} \mathrm{~J} /(\mathrm{kg} \cdot{ }^{\circ} \mathrm{C})$, 求:
(1) 当开关 $2 、 3$ 触点接触时, 过 $R_{1}$ 的电流大小和电热丝 $R_{1}$ 的阻值。
(2) 水龙头在本次过程中消耗的总电能。
(3) 水龙头在本次过程中把 $0.3 \mathrm{~kg}$ 的水从 $20^{\circ} \mathrm{C}$ 加热到 $30^{\circ} \mathrm{C}$, 本次过程的加热效率。

答案： 5.解:
(1)由乙图可知,当开关2、3触点接触时,电路为只有$R_{1}$的简单电路,由$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,此时电阻大,功率小,为保温挡,由丙图可知功率为880W,则过$R_{1}$的电流大小$I_{1}=\frac {P_{温}}{U}=\frac {880W}{220V}=$$4A$,电热丝$R_{1}$的阻值$R_{1}=\frac {U^{2}}{P_{温}}=\frac {(220V)^{2}}{880W}=55\Omega ;$
(2)由乙图可知,水龙头在温水挡工作10s,在热水挡工作10s,水龙头在本次过程中消耗的总电能$Q_{总}=W_{总}=W_{温}+W_{热}=$$P_{温}t_{1}+P_{热}t_{2}=880W×10s+2270W×10s=31500J;$
(3)把0.3kg的水从$20^{\circ }C$加热到$30^{\circ }C$,水吸收的热量$Q_{吸}=$$cmΔt=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×0.3kg×(30-20)^{\circ }C=1.26×10^{4}J,$本次过程的加热效率$η=\frac {Q_{吸}}{Q_{总}}=\frac {1.26×10^{4}J}{31500J}×100\% =40\% $。

6. (河北石家庄阶段练习) 一款电热水壶的内部部分简化电路如图所示, 通过开关 $\mathrm{S}_{1}$ 和 $\mathrm{S}_{2}$ 的不同接法组合, 可以实现高、中、低温三种挡位切换, $R_{1} 、 R_{2}$ 均为加热电阻 (阻值不变)。其部分参数如下表所示。求: [已知 $c_{\text {水 }}= 4.2 × 10^{3} \mathrm{~J} /(\mathrm{kg} \cdot{ }^{\circ} \mathrm{C})$ ]
(1) 电热水壶中的 $1 \mathrm{~kg}$ 水从 $25^{\circ} \mathrm{C}$ 加热到 $75^{\circ} \mathrm{C}$, 吸收的热量;
(2) 当 $\mathrm{S}_{1}$ 闭合、 $\mathrm{S}_{2}$ 接 2 时, 电热水壶加热 $5 \mathrm{~min}$ 产生的热量;
(3) $R_{2}$ 的阻值。

答案： 6.解:
(1)电热水壶中的1kg水从$25^{\circ }C$加热到$75^{\circ }C$,吸收的热量为$Q=cmΔt=4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)×1kg×(75-25)^{\circ }C=2.1×$$10^{5}J$
(2)当$S_{1}$闭合、$S_{2}$接2时,电路为定值电阻$R_{1}$的简单电路,此时电路中的总电阻处于中间大小,根据$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,处于中温挡,则电热水壶加热5min产生的热量为$Q=W=P_{中温}t=440W×5×60s=1.32×10^{5}J$
(3)$R_{2}$的阻值为$R_{2}=\frac {U^{2}}{P_{2}}=\frac {(220V)^{2}}{440W}=110\Omega $
答:
(1)吸收的热量为$2.1×10^{5}J;$
(2)产生的热量为$1.32×10^{5}J;$
(3)$R_{2}$的阻值为110Ω。

7. (湖南岳阳二模) 小艾家买了一个三挡位的多功能电热锅, 电热锅加热板部分的简化电路如图甲所示, $R_{1} 、 R_{2}$ 是定值电阻, 可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示, 问:


(1) 电热锅 $R_{1} 、 R_{2}$ 的电阻阻值是多少?
(2) 若在用电高峰期, 电热锅在中温挡单独工作 $30 \mathrm{~min}$ 时使图乙中的电能表表盘转动 $972 \mathrm{r}$, 则家庭电路的实际电压为多少?
(3) 在额定电压下, 电热锅高温挡的功率是多少?

答案： 7.解:
(1)由图甲可知,旋转开关接2时,只有$R_{1}$接入电路,根据$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,为中温挡,故$R_{1}$的电阻为$R_{１}=\frac {U^{2}}{P_{中}}=\frac {(220V)^{2}}{800W}=60.5\Omega $旋转开关接1时,$R_{1}$与$R_{2}$串联,阻值最大,根据$P=\frac {U^{2}}{R}$可知,功率最小,为低温挡,故$R_{2}$的电阻为$R_{2}=\frac {U^{2}}{P_{低}}-R_{1}=\frac {(220V)^{2}}{400W}-60.5\Omega =60.5\Omega $
(2)电热锅在中温挡单独工作30min消耗的电能为$W=\frac {972}{3000}×3.6×10^{6}J=1.1664×10^{6}J$此时中温挡的实际功率为$P_{实}=\frac {W}{t}=\frac {1.1664×10^{6}J}{30×60s}=648W$家庭电路的实际电压为$U_{实}=\sqrt {P_{实}\cdot R_{1}}=\sqrt {648W×60.5\Omega }=198V$
(3)由图甲可知,旋转开关接3时,$R_{1}$与$R_{2}$并联,阻值最小,功率最大,为高温挡,在额定电压下,电热锅高温挡的功率为$P_{高}=\frac {U^{2}}{R_{1}}+\frac {U^{2}}{R_{2}}=\frac {(220V)^{2}}{60.5\Omega }+\frac {(220V)^{2}}{60.5\Omega }=1600W$答:
(1)$R_{1}$的电阻为60.5Ω,$R_{2}$的电阻为60.5Ω;
(2)实际电压为198V;
(3)电热锅高温挡的功率为1600W。