《2025年同步练习册配套检测卷九年级物理上册鲁科版五四制》

25. 如图甲是某多功能养生壶内部简化电路,由控制电路和工作电路两部分组成.R₀为热敏电阻,其阻值随监测水温变化图像如图乙所示.控制电路电源电压为6V,R为滑动变阻器,电磁继电器线圈的电阻忽略不计,当继电器线圈电流达到5mA时,衔铁会被吸下.工作电路电源电压为$220V,R_1、$$R_2$为电加热丝,加热功率为1100W,保温功率为200W.
(1) 求$R_1$的阻值；
(2) 用加热挡将1kg的水从15℃加热至40℃,用时2min,求养生壶的加热效率；[c水$= 4.2×10^3(J/kg·℃)]$
(3) 使用烧水功能时需设定水温达到100℃时停止加热,进行保温,求滑动变阻器接入电路阻值R；
(4) 换用花茶功能时,为了避免破坏营养成分,需调低停止加热时的设定水温,请说出一种调节的办法.

答案：
(1)加热挡时，工作电路中只有$R_1$接入，由$P=\frac{U^2}{R}$得：
$R_1=\frac{U^2}{P_{加热}}=\frac{(220\,V)^2}{1100\,W}=44\,\Omega$
(2)水吸收的热量：
$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3\,J/(kg·℃)×1\,kg×(40℃ - 15℃)=1.05×10^5\,J$
消耗的电能：
$W=P_{加热}t=1100\,W×2×60\,s=1.32×10^5\,J$
加热效率：
$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}=\frac{1.05×10^5\,J}{1.32×10^5\,J}\approx79.5\%$
(3)衔铁吸下时，控制电路电流$I=5\,mA=0.005\,A$，总电阻$R_{总}=\frac{U_{控制}}{I}=\frac{6\,V}{0.005\,A}=1200\,\Omega$
由图乙知，$100℃$时$R_0=500\,\Omega$，则$R=R_{总}-R_0=1200\,\Omega - 500\,\Omega=700\,\Omega$
(4)将滑动变阻器$R$接入电路的阻值调小。