《2026年通城学典全国中考试题分类精粹物理》

106. (2025·宜宾)中医药是中国传承几千年的文化瑰宝。如图甲是一款小型的电热中药煎药壶,额定电压为220V,有高温、低温两个挡位,其内部简化电路如图乙所示,当双触点选择开关接触A、B时为断开状态。$R_{1}$、$R_{2}$是两个阻值不变的电热丝,$R_{1}=484Ω$,$R_{2}=121Ω$,$U=220V$。
(1) 判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D。
(2) 求煎药壶使用低温挡工作时的电功率。
(3) 求煎药壶使用高温挡工作1min,电流做的功。
(4) 采用低温挡加热已煎好的某种中药液。已知该中药液比热容为4.0×10^{3}J/(kg·℃),质量为200g,加热8min,温度从5℃升高到45℃。请计算此过程的加热效率(加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计)。

答案：
(1) 低温挡时开关应接触B、C。此时R₁与R₂串联，总电阻R=R₁+R₂=484Ω+121Ω=605Ω，总电阻最大，根据P=U²/R，电压一定时，电阻越大功率越小，故为低温挡。
(2) 低温挡电功率：P=U²/(R₁+R₂)=(220V)²/(484Ω+121Ω)=48400/605=80W。
(3) 高温挡时开关接触C、D，R₁与R₂并联，总电阻R并=R₁R₂/(R₁+R₂)=(484×121)/(484+121)=58564/605=96.8Ω，功率P高=U²/R并=(220V)²/96.8Ω=500W，1min电流做功W=P高t=500W×60s=30000J。
(4) Q吸=cmΔt=4.0×10³J/(kg·℃)×0.2kg×(45℃-5℃)=32000J；W总=P低t=80W×8×60s=38400J；η=Q吸/W总×100%=32000/38400×100%≈83.3%。