《2025年同步练习河南大学出版社九年级物理全一册沪科版》

6. 小李同学家购置了一台电热油汀取暖器(简称电热油汀),它是一种安全可靠的空间加热器,铭牌如图甲所示。据了解,该电热油汀的工作物质是一种油,这种油的密度为$0.8×10^{3}kg/m^{3}$,比热容约为$2.0×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$。
(1) 电热油汀电热丝的阻值是多少？
(2) 该电热油汀正常工作$10min$,油汀中油升高的温度是多少？(不考虑热量损失)
(3) 为了使电热油汀的实际加热功率可以调节,他找来一个旧的电位器(滑动变阻器),经测试最大阻值只能调到$176\Omega$,将它串联在电路中对电热油汀进行改装,改装后的简化电路图如图乙所示。请你计算改装后电热油汀的最小加热功率。

答案：
(1)由$ P=UI=\frac{U^{2}}{R} $可知,电热丝的阻值:$ R=\frac{U_{额}^{2}}{P_{额}}=\frac{(220\ V)^{2}}{1100\ W}=44\ \Omega $
(2)由表格数据和$ P=\frac{W}{t} $可知,电热油汀正常工作10min产生的热量:$ Q_{放}=W=P_{额}t=1100\ W×10×60\ s=6.6×10^{5}\ J $因为不考虑热量损失,所以油吸收的热量:$ Q_{吸}=Q_{放}=6.6×10^{5}\ J $由$ Q_{吸}=cm\Delta t $可知,油汀中油升高的温度:$ \Delta t=\frac{Q_{吸}}{cm}=\frac{6.6×10^{5}\ J}{2.0×10^{3}\ J/(kg\cdot^{\circ}C)×20\ kg}=16.5\ ^{\circ}C $
(3)由电路图可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电阻最大,电路中的电流最小。电路中总电阻:$ R_{总}=R_{1}+R_{2}=44\ \Omega+176\ \Omega=220\ \Omega $此时电路中的最小电流:$ I_{小}=\frac{U}{R_{总}}=\frac{220\ V}{220\ \Omega}=1\ A $则电热油汀最小加热功率:$ P_{小}=I_{小}^{2}R_{1}=(1\ A)^{2}×44\ \Omega=44\ W $

1. 如图甲所示的打印笔有快慢两挡,其内部简化电路如图乙所示,$R_{1}$、$R_{2}$是用于发热的定值电阻。工作时,$3D$打印笔通过加热,挤出热熔的塑胶,然后在空气中迅速冷却,最后固化成稳定的形状。某次使用慢挡打印$10min$,刚好将$30g的塑胶从20^{\circ}C加热到120^{\circ}C$。已知该打印笔慢挡打印功率为$22W$,塑胶的比热容为$2.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)$,则(C)

A.只闭合开关$S$时为快挡
B.通过$R_{1}的电流是10A$
C.打印笔消耗的电能是$1.32×10^{4}J$
D.塑胶吸收的热量是$660J$

答案： C

2. 智能机器人能够为人类在很多方面提供优质的服务,例如在酒店它们可以辅助或替代酒店员工的很多工作。下表是如图甲所示的智能机器人小$K$的部分参数($g取10N/kg$)：

(1) 小$K$给顾客送餐时,以小$K$为参照物,它所承载的餐盘是______(选填“运动”或“静止”)的。

(2) 如图乙所示为小$K$送餐时其内部电路原理图,电源电压为$30V$,图中$R$为餐盘下的压力传感器,其阻值随所受压力变化图像如图丙所示,图乙中触发器的电阻忽略不计,电阻箱$R_{0}两端的电压超过24V$时,触发电动机停止工作,放弃执行送餐的指令,以免小$K$损伤。为保护小$K$,电阻箱$R_{0}$的阻值为多少？
(3) 若电阻箱$R_{0}$的阻值为(2)问的值,小$K$空载返回,用时$100s$,此过程$R$产生的热量是多少？
(1) 小$K$给顾客送餐时,以小$K$为参照物,它所承载的餐盘是静止(选填“运动”或“静止”)的。
(2) 压力传感器受到的最大压力:$ F=G=mg=15\ kg×10\ N/kg=150\ N $由图丙可知,此时压力传感器的阻值:$ R=20\ \Omega $电阻箱$ R_{0} $两端的电压最大为:$ U_{0}=24\ V $根据串联电路电压的规律可知,传感器R两端的电压为:$ U_{R}=U-U_{0}=30\ V-24\ V=6\ V $由欧姆定律可知,此时电路的电流为:$ I=\frac{U_{R}}{R}=\frac{6\ V}{20\ \Omega}=0.3\ A $则$ R_{0} $的阻值为:$ R_{0}=\frac{U_{0}}{I}=\frac{24\ V}{0.3\ A}=80\ \Omega $
(3) 小K空载返回,压力传感器受到的压力为0N,由图丙可知,此时传感器的阻值为:$ R'=40\ \Omega $已知$ R_{0}=80\ \Omega $,则由欧姆定律可知此时电路中的电流为:$ I'=\frac{U}{R'+R_{0}}=\frac{30\ V}{40\ \Omega+80\ \Omega}=0.25\ A $此过程R产生的热量为:$ Q=I'^{2}R't=(0.25\ A)^{2}×40\ \Omega×100\ s=250\ J $

答案：
(1)静止
(2)压力传感器受到的最大压力:$ F=G=mg=15\ kg×10\ N/kg=150\ N $由图丙可知,此时压力传感器的阻值:$ R=20\ \Omega $电阻箱$ R_{0} $两端的电压最大为:$ U_{0}=24\ V $根据串联电路电压的规律可知,传感器R两端的电压为:$ U_{R}=U-U_{0}=30\ V-24\ V=6\ V $由欧姆定律可知,此时电路的电流为:$ I=\frac{U_{R}}{R}=\frac{6\ V}{20\ \Omega}=0.3\ A $则$ R_{0} $的阻值为:$ R_{0}=\frac{U_{0}}{I}=\frac{24\ V}{0.3\ A}=80\ \Omega $
(3)小K空载返回,压力传感器受到的压力为0N,由图丙可知,此时传感器的阻值为:$ R'=40\ \Omega $已知$ R_{0}=80\ \Omega $,则由欧姆定律可知此时电路中的电流为:$ I'=\frac{U}{R'+R_{0}}=\frac{30\ V}{40\ \Omega+80\ \Omega}=0.25\ A $此过程R产生的热量为:$ Q=I'^{2}R't=(0.25\ A)^{2}×40\ \Omega×100\ s=250\ J $