《2025年课堂点睛九年级物理全一册教科版》

5. 智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶,某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图所示,电阻$R_{1}和R_{2}$是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关$S_{2}$可接a或b,再通过开关$S_{1}$的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20W,电阻$R_{2}$为1210Ω。

(1)当开关$S_{1}$闭合、$S_{2}$接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的____。

(2)1kW·h的电能可供该座圈低温挡工作多少小时?
(3)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少?
(1)C
(2)解:1kW·h的电能可供该座圈低温挡工作时间为:t=W/P低=1kW·h/0.02kW=50h；
(3)当开关S₁断开、S₂接b时,R₁、R₂串联接入电路,该座圈处于低温挡,总电阻为:R=U²/P低=(220V)²/20W=2420Ω,R₁的阻值为:R₁=R-R₂=2420Ω-1210Ω=1210Ω,当S₁闭合、S₂接b时,只有R₁接入电路工作,该座圈处于中温挡,中温挡工作时的电功率为:P中=U²/R₁=(220V)²/1210Ω=40W。

答案：
(1)C
(2)解:1kW·h的电能可供该座圈低温挡工作时间为:t=W/P低=1kW·h/0.02kW=50h；
(3)当开关S₁断开、S₂接b时,R₁、R₂串联接入电路,该座圈处于低温挡,总电阻为:R=U²/P低=(220V)²/20W=2420Ω,R₁的阻值为:R₁=R-R₂=2420Ω-1210Ω=1210Ω,当S₁闭合、S₂接b时,只有R₁接入电路工作,该座圈处于中温挡,中温挡工作时的电功率为:P中=U²/R₁=(220V)²/1210Ω=40W。

6. (鞍山市中考)中医药是中华文化的瑰宝,在疾病治疗方面具有不可替代的作用。小明同学家的小型电中药锅,其电路简图如图所示,通过开关$S_{1}和S_{2}$的不同接法组合,可以实现三挡加热功能,其中定值电阻$R_{1}$、$R_{2}$都是发热电阻,其部分参数如下表所示。求：[已知$ρ_{药液}= 1.0×10^{3}kg/m^{3},c_{药液}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)]$


(1)锅中的1L药液从25℃加热到35℃,中药液吸收的热量；
(2)低温挡的功率；
(3)若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s,实际消耗的电能为4×10^{4}J,则此时电路的实际电压。
(1)解:药液的质量:m药液=ρ药液V药液=1.0×10³kg/m³×1×10⁻³m³=1kg,药液吸收的热量:Q吸=c药液m药液(t-t₀)=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(35℃-25℃)=4.2×10⁴J；
(2)当开关S₁闭合,S₂接2时,只有R₁工作,电中药锅处于中温挡,R₁的阻值:R₁=U²/P中=(220V)²/440W=110Ω,当开关S₁闭合,S₂接1时,R₁、R₂并联,电中药锅处于高温挡,此时R₂的电功率:P₂=P高-P中=880W-440W=440W,R₂的阻值:R₂=U²/P₂=(220V)²/440W=110Ω,当开关S₁断开,S₂接2时,R₁、R₂串联,电中药锅处于低温挡,低温挡的功率:P低=U²/(R₁+R₂)=(220V)²/(110Ω+110Ω)=220W；
(3)电路的实际电压:U实=√(WR₁/t)=√(4×10⁴J×110Ω/110s)=200V。

答案：
(1)解:药液的质量:m药液=ρ药液V药液=1.0×10³kg/m³×1×10⁻³m³=1kg,药液吸收的热量:Q吸=c药液m药液(t-t₀)=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(35℃-25℃)=4.2×10⁴J；
(2)当开关S₁闭合,S₂接2时,只有R₁工作,电中药锅处于中温挡,R₁的阻值:R₁=U²/P中=(220V)²/440W=110Ω,当开关S₁闭合,S₂接1时,R₁、R₂并联,电中药锅处于高温挡,此时R₂的电功率:P₂=P高-P中=880W-440W=440W,R₂的阻值:R₂=U²/P₂=(220V)²/440W=110Ω,当开关S₁断开,S₂接2时,R₁、R₂串联,电中药锅处于低温挡,低温挡的功率:P低=U²/(R₁+R₂)=(220V)²/(110Ω+110Ω)=220W；
(3)电路的实际电压:U实=√(WR₁/t)=√(4×10⁴J×110Ω/110s)=200V。