《2025年优佳学案（云南）九年级物理全一册人教版》

12.(2024 广州)某电热敷腰带如图甲所示,有高温、中温和低温三个挡位,图乙是其内部简化电路图,$ R_1 $、$ R_2 $、$ R_3 $ 为加热电阻,其中 $ R_1 $、$ R_2 $ 的电阻均为 $ 1100 \Omega $,通过旋转开关可以实现挡位切换。把电热敷腰带接入 $ 220 V $ 的家庭电路中。

(1)旋转开关转至$ ab $(选填“$ ab $”“$ bc $”“$ cd $”或“$ de $”)时,电热敷腰带在高温挡工作,理由是此时$ R_1 $、$ R_2 $并联，总电阻最小，总功率最大。
(2)电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为 $ 0.25 A $,求通电 $ 10 \min $ 消耗的电能。
已知高温挡总电流$I = 0.25A$，电压$U = 220V$，时间$t = 10\min = 600s$。根据$W = UIt$，可得$W = 220V×0.25A×600s = 3.3×10^{4}J$。
(3)旋转开关转至 $ bc $ 时,电热敷腰带的功率为 $ 22 W $,求电路的总电流。
已知功率$P = 22W$，电压$U = 220V$。根据$P = UI$，可得$I = \frac{P}{U} = \frac{22W}{220V} = 0.1A$。
(4)旋转开关转至 $ cd $ 时,求电热敷腰带的功率。
当旋转开关转至$cd$时，只有$R_1$工作，$R_1 = 1100\Omega$，$U = 220V$。根据$P = \frac{U^2}{R}$，可得$P = \frac{(220V)^2}{1100\Omega} = 44W$。

答案：
(1) $ ab $；此时 $ R_1 $、$ R_2 $ 并联，总电阻最小，根据 $ P = \frac{U^2}{R} $，总功率最大，为高温挡。
(2) 已知高温挡总电流 $ I = 0.25A $，电压 $ U = 220V $，时间 $ t = 10\min = 600s $。
根据 $ W = UIt $，可得 $ W = 220V×0.25A×600s = 3.3×10^{4}J $。
(3) 已知功率 $ P = 22W $，电压 $ U = 220V $。
根据 $ P = UI $，可得 $ I = \frac{P}{U} = \frac{22W}{220V} = 0.1A $。
(4) 当旋转开关转至 $ cd $ 时，只有 $ R_1 $ 工作，$ R_1 = 1100\Omega $，$ U = 220V $。
根据 $ P = \frac{U^2}{R} $，可得 $ P = \frac{(220V)^2}{1100\Omega} = 44W $。
故答案为：
(1) $ ab $；此时 $ R_1 $、$ R_2 $ 并联，总电阻最小，总功率最大；
(2) $ 3.3×10^{4}J $；
(3) $ 0.1A $；
(4) $ 44W $。

13.(2025 昭通期末)如图所示是“探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验装置图。将四段电阻丝 $ a $、$ b $、$ c $、$ d $ 分别密封在完全相同的盒子内,盒内封闭一定量的空气,图乙中另取电阻为 $ 5 \Omega $ 的电阻丝在盒外与盒内电阻并联。

(1)在实验中,电流通过电阻时产生的热量的多少是通过观察 U 形管中液面高度差来比较的。
(2)利用图甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系。通电一段时间后,右(选填“左”或“右”)侧盒子中电阻丝产生的热量多。
(3)图乙装置中,通电相同时间,左右两侧盒子中的电阻丝产生的热量之比为4:1。

答案：
(1) 液面高度差。
(2) 电阻；右。
(3) $4:1$。
解析：
(1) 电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中液面高度差来比较的，这是转换法。
(2) 图甲中两个电阻串联，电流相等，电阻不同，可探究电流产生的热量与电阻的关系。根据$Q = I^{2}Rt$，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，$b$的电阻大，所以右侧盒子中电阻丝产生的热量多。
(3) 图乙中，右侧盒外电阻与盒内电阻并联后再与左侧盒内电阻串联，根据并联电路电流特点，通过左侧电阻的电流$I_{左}$等于通过右侧盒内电阻电流$I_{右内}$与通过右侧盒外电阻电流$I_{右外}$之和，且右侧盒内、外电阻相等，所以$I_{左}=2I_{右内}$。根据$Q = I^{2}Rt$，通电时间$t$相同，电阻$R$相同，$Q_{左}:Q_{右}=I_{左}^{2}:I_{右内}^{2}=(2I_{右内})^{2}:I_{右内}^{2}=4:1$。