《2026年期末提分必刷卷阳光出版社九年级物理上册人教版》

22. （8分）中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，$R_1$和$R_2$均为发热电阻，煮茶器部分参数如下表所示。煮茶器中装有$1kg$初温为$20° C$的水，在标准大气压下，用时$300s$将水刚好加热到沸腾。
【已知水的比热容$c=4.2×10^3J/(kg· ° C)$】求：
（1）煮茶器中水加热至沸腾时吸收的热量；
（2）闭合开关$S_1$和$S_2$，加热挡正常工作加热$300s$，整个电路产生的热量；
（3）只闭合开关$S_1$，在保温挡正常工作时，$R_1$的阻值。

答案： 22.解：
(1)在标准大气压下，水的沸点为$100\ ^{\circ}C$，\n煮茶器中水加热至沸腾时吸收的热量：\n$Q_吸 = cm\Delta t = 4.2 × 10^3\ J/ (kg · ^{\circ}C) × 1\ kg × (100\ ^{\circ}C - 20\ ^{\circ}C) = 3.36 × 10^5\ J$；\n
(2)加热挡正常工作加热300s，整个电路产生的热量：\n$Q=W=P_加热t=900\ W × 300\ s = 2.7 × 10^5\ J$；\n
(3)由图可知，只闭合开关$S_1$，在保温挡正常工作时，电路为$R_1$的简单电路，\n根据$P = \frac{U^2}{R}$可得，$R_1$的阻值：$R_1 = \frac{U^2}{P_保温} = \frac{(220\ V)^2}{100\ W} = 484\ \Omega$。\n答：
(1)煮茶器中水加热至沸腾时吸收的热量为$3.36 × 10^5\ J$；\n
(2)闭合开关$S_1$和$S_2$，加热挡正常工作加热300s，整个电路产生的热量为$2.7 × 10^5\ J$；\n
(3)只闭合开关$S_1$，在保温挡正常工作时，$R_1$的阻值为$484\ \Omega$。

23. （8分）在如图所示的电路中，电源电压为$6V$保持不变，定值电阻$R_1$为$15\Omega$，滑动变阻器$R_2$上标有“$45\Omega 1A$”字样，电流表的测量范围选择为$0\sim0.6A$。求：
（1）只闭合开关$S_2$，移动滑动变阻器的滑片至最右端，此时电流表的示数；通电$2min$电流通过$R_1$所做的功；
（2）通过控制开关通断，调节滑动变阻器，在电路安全工作的情况下，整个电路的最大电功率。

答案： 23.解：
(1)只闭合开关$S_2$，$R_1$与滑动变阻器串联，\n滑动变阻器的滑片至最右端，\n电路中的电阻：$R_串 = R_1 + 45\ \Omega = 15\ \Omega + 45\ \Omega = 60\ \Omega$，\n电流表的示数：\n$I = \frac{U}{R_串} = \frac{6\ V}{60\ \Omega} = 0.1\ A$；\n通电2min电流通过$R_1$所做的功：\n$W_1 = I^2R_1t = (0.1\ A)^2 × 15\ \Omega × 2 × 60\ s = 18\ J$；\n
(2)电源电压不变，开关$S_2$断开，$S_1$、$S_3$闭合，$R_1$与滑动变阻器并联，此时的总电阻小于串联时的总电阻，由$P = \frac{U^2}{R}$可知，当$R_1$与滑动变阻器并联时的总电功率大于串联时的总电功率。\n滑动变阻器$R_2$上标有“$45\ \Omega\ 1\ A$”字样，通过滑动变阻器的最大电流为1A；\n当$R_1$与滑动变阻器并联时，电流表的测量范围选择为$0 \sim 0.6\ A$，干路中的最大电流为$0.6\ A$，\n整个电路的最大电功率：\n$P_最大 = UI_最大 = 6\ V × 0.6\ A = 3.6\ W$。\n答：
(1)只闭合开关$S_2$，移动滑动变阻器的滑片至最右端，此时电流表的示数为0.1A；通电2min电流通过$R_1$所做的功为18J；\n
(2)开关$S_2$断开，$S_1$、$S_3$闭合时，整个电路的最大电功率为3.6W。