《2025年长江作业本同步练习册九年级物理全一册人教版》

21. 如图18.2 - 8甲所示是电力监测仪，它可以测量被接入电器的电压、电功率和用电量等物理量。某电热水壶铭牌上的部分参数如表所示，它有加热、保温两个挡位，如图18.2 - 8乙所示是其内部简化电路图，其中$R_{1}$、$R_{2}$均为发热电阻丝，不计温度对电阻的影响。
(1)电热水壶在加热挡位正常工作时，求电路中的电流。
(2)现将电热水壶内加入1.0 L水后接入电力监测仪。[水的密度$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$，水的比热容$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·℃)$]
①加热过程中，水温刚达到80℃时，电力监测仪测得本次的用电量如图18.2 - 8丙所示，不计热量损失，求水的初始温度。
②保温过程中，电力监测仪测得电压为220 V，电功率为40 W，求电阻丝$R_{2}$的电阻。

答案： 21.解
(1)电热水壶在加热挡位正常工作时，电路中的电流I₁=P加/U=1100W/220V=5A
(2)①热水壶中水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10⁻³m³=1kg,由丙图可知，加热过程中消耗的电能为0.070kW·h，即W=0.070kW·h=2.52×10⁵J，不计热量损失，水吸收的热量Q吸=W=2.52×10⁵J，由Q=cmΔt可得，水升高的温度Δt=Q吸/(c水m)=2.52×10⁵J/(4.2×10³J/(kg·℃)×1kg)=60℃，水的初始温度t=80℃ - 60℃=20℃
②由乙图可知，开关S₂接1时，电阻丝R₁接入电路；开关S₂接2时，电阻丝R₁和R₂串联。根据P=U²/R可知，电源电压一定，开关S₂接1时，电阻丝R₁单独接入电路，电路中总电阻小，总功率大，处于加热状态；开关S₂接2时，电阻丝R₁和R₂串联，电路中的总电阻大，总功率小，处于保温状态。电阻丝R₁的电阻R₁=U²/P加热=(220V)²/1100W=44Ω
电路中的总电阻R₁+R₂=U²/P保温=(220V)²/40W=1210Ω
则电阻丝R₂的电阻R₂=1210Ω - 44Ω=1166Ω