《2025年同步测控优化设计九年级物理全一册北师大版》

3. 某电热水器有高温、中温、低温三挡,其内部电路如图 Z - 5 - 3 所示,电热丝 $ R_1 = 55 \, \Omega $,电热丝 $ R_2 = 220 \, \Omega $。电热水器处于中温挡时,工作 110 s 产生的热量是 ______ J。家庭电路中的用电器工作时,若导线相互连接处接触不良,易造成该处电阻变大,由焦耳定律可知,相同时间内该处产生的热量会 ______(选填“增加”或“减少”)。

答案： 3. 答案 9.68×10⁴ 增加
解析 由$P=\frac{U^{2}}{R}$及$R_{2}＞R_{1}$可知,当三个开关都闭合时,两个电阻并联在电路中,电热水器处于高温挡;当 S、$S_{1}$闭合时,电路中只有电阻$R_{1}$工作,电热水器处于中温挡;当S、$S_{2}$闭合时,电路中只有电阻$R_{2}$工作,电热水器处于低温挡。电热水器处于中温挡时,工作 110 s 产生的热量$Q=$$\frac{U^{2}}{R_{1}}t=\frac{(220\ V)^{2}}{55\ \Omega}×110\ s=9.68× 10^{4}\ J$。导线相互连接处接触不良会导致该处电阻变大,在电流和通电时间相同的情况下,由$Q=I^{2}Rt$可知,该处产生的热量会增加。

4. 多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等特点,深受市场欢迎。某品牌养生壶的参数如下表所示,简化电路图如图 Z - 5 - 4 所示。[$ \rho_{水} = 1×10^3 \, kg/m^3 $,$ c_{水} = 4.2×10^3 \, J/(kg·℃) $,$ g $ 取 10 N/kg]
|项目|参数|
|电源电压/V|220|
|低温挡电功率/W|275|
|中温挡电功率/W|550|
|高温挡电功率/W|1100|
|容积/L|1|

(1)开关 $ S_1 $、$ S_2 $ 处于什么状态时养生壶处于高温挡？请说明判断依据。

(2)求 $ R_1 $ 的阻值。
(3)养生壶处于低温挡时,求电路中的电流大小。
(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温为 12℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡的加热效率为 80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

答案： 4. 答案
(1)当开关$S_{1}$闭合、$S_{2}$接 B 时,养生壶处于高温挡。因为此时电阻$R_{1}$、$R_{2}$并联,电路中的总电阻最小,由$P=\frac{U^{2}}{R}$可知,电路的总功率最大。
(2)88 Ω
(3)1.25 A
(4)3.696×10⁵ J 7 min

一、家庭电路的组成
1. 常见的家庭电路由______、______、______、______、______、______、______和______等组成。
2. 进户线其中一根叫零线,另一根叫______,它们之间有______V电压。
3. 电灯和插座______在由火线和零线组成的电源上,控制电灯的开关连接在______与电灯之间。两孔插座左侧插孔与______相连,右侧插孔与______相连。

答案： 1.进户线　电能表　总开关　分路开关　漏电保护器　插座　用电器　导线 2.火线　220 3.并联　火线　零线　火线

二、保险设备
1. 熔丝俗称保险丝,一般由熔点较低的______或______等制成。当有过大的电流通过时,熔丝由于发热而迅速熔断,自动切断电路,从而起到______的作用。
2. 空气开关通常作为总开关,当电路中电流过大时,空气开关就会自动“跳闸”,从而切断电路。与熔丝相比,空气开关具有______、______、______、______等优点。

答案： 1.铅锡合金　铅锑合金　保护电路 2.安全高效　反应迅速　使用方便　无污染