第32页 - 苏科版九年级上下册物理课课练答案

B

右

0.3

0.75

不需要

灯泡在不同

电压下的功率不同

 解：

 (1) 低温挡时只有$R_1$接入电路，通过$R_1$的电流

 $I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{4\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$

 (2) 低温挡的功率

 $P_{\mathrm{低}}=UI_1=6\ \mathrm{V} × 1.5\ \mathrm{A}=9\ \mathrm{W}$

 (3) 高温挡功率$P_{\mathrm{高}}=\frac{4}{3}P_{\mathrm{低}}=\frac{4}{3} × 9\ \mathrm{W}=12\ \mathrm{W}$

 $R_2$的功率$P_2=P_{\mathrm{高}}-P_{\mathrm{低}}=12\ \mathrm{W}-9\ \mathrm{W}=3\ \mathrm{W}$

 $R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$

 解：

 (1) 水的体积$V=1\ \mathrm{L}=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3，$水的质量

 $m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{kg}$

 水吸收的热量

 $Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 1\ \mathrm{kg} × (100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=3.36×10^5\ \mathrm{J}$

 (2) 电水壶工作时间$t=6\ \mathrm{min}=360\ \mathrm{s}，$消耗的电能

 $W=Pt=1100\ \mathrm{W} × 360\ \mathrm{s}=3.96×10^5\ \mathrm{J}$

 热效率

 $\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W} × 100\%=\frac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{3.96×10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 84.8\%$

 (3) 电水壶的电阻

 $R=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{P_{\mathrm{额}}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$

 实际功率

 $P_{\mathrm{实}}=\frac{U_{\mathrm{实}}^2}{R}=\frac{(198\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=891\ \mathrm{W}$

【分析】
首先分析电路状态：只闭合$S_1$时，只有$R_1$接入电路，为低温挡；$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，为高温挡。对于（1），低温挡时可直接用欧姆定律计算通过$R_1$的电流；（2）利用电功率公式$P=UI$计算低温挡功率；（3）先根据功率比求出高温挡功率，结合并联电路功率特点得到$R_2$的功率，再用$P=\frac{U^2}{R}$的变形公式求出$R_2$的阻值。
【解析】
(1) 只闭合$S_1$时，电路为$R_1$的简单电路，打印笔处于低温挡，根据欧姆定律，通过$R_1$的电流：
$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{4\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$
(2) 低温挡的功率：
$P_{\mathrm{低}}=UI_1=6\ \mathrm{V} × 1.5\ \mathrm{A}=9\ \mathrm{W}$
(3) 已知高温挡和低温挡的功率比为$4:3$，则高温挡功率：
$P_{\mathrm{高}}=\frac{4}{3}P_{\mathrm{低}}=\frac{4}{3} × 9\ \mathrm{W}=12\ \mathrm{W}$
$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，$R_1$的功率不变，因此$R_2$的功率：
$P_2=P_{\mathrm{高}}-P_{\mathrm{低}}=12\ \mathrm{W}-9\ \mathrm{W}=3\ \mathrm{W}$
并联电路中各支路电压等于电源电压，由$P=\frac{U^2}{R}$可得$R_2$的阻值：
$R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$
【答案】
(1) $\boldsymbol{1.5\ \mathrm{A}}$
(2) $\boldsymbol{9\ \mathrm{W}}$
(3) $\boldsymbol{12\ \Omega}$
【知识点】
欧姆定律，电功率计算，并联电路特点
【点评】
本题考查了并联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的综合应用，解题关键是准确判断低温挡和高温挡对应的电路连接方式。
【难度系数】
0.6

【分析】
本题是电学与热学的综合计算题，分三个小问逐一分析：
1. 对于求水吸收的热量，首先需要利用密度公式计算出水的质量，已知水的体积，先进行单位换算，再根据$m=\rho V$求出质量；然后根据吸热公式$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t$计算，其中$\Delta t$是水的末温（标准大气压下沸点为100℃）与初温的差值。
2. 求电水壶的热效率，热效率是水吸收的热量与电水壶消耗电能的比值，先根据$W=Pt$计算电水壶消耗的电能（注意时间单位换算为秒），再利用$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}×100\%$计算热效率。
3. 求实际电压下的实际功率，因为电水壶电阻不变，先根据额定电压和额定功率，利用$R=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{P_{\mathrm{额}}}$求出电阻，再根据$P_{\mathrm{实}}=\frac{U_{\mathrm{实}}^2}{R}$计算实际功率。
【解析】
(1) 水的体积换算：$V=1\ \mathrm{L}=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
根据密度公式计算水的质量：
$ m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{kg}$
标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：
$ Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 1\ \mathrm{kg} × (100\ \mathrm{℃}-20\ \mathrm{℃})=3.36×10^5\ \mathrm{J}$
(2) 电水壶工作时间换算：$t=6\ \mathrm{min}=360\ \mathrm{s}$
电水壶消耗的电能：
$ W=Pt=1100\ \mathrm{W} × 360\ \mathrm{s}=3.96×10^5\ \mathrm{J}$
电水壶的热效率：
$ \eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W} × 100\%=\frac{3.36×10^5\ \mathrm{J}}{3.96×10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 84.8\%$
(3) 先计算电水壶的电阻：
$ R=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{P_{\mathrm{额}}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$
实际电压下的实际功率：
$ P_{\mathrm{实}}=\frac{U_{\mathrm{实}}^2}{R}=\frac{(198\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=891\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 该壶水吸收的热量为$\boldsymbol{3.36×10^5\ \mathrm{J}}$；
(2) 该电水壶的热效率约为$\boldsymbol{84.8\%}$；
(3) 此时电水壶的实际功率为$\boldsymbol{891\ \mathrm{W}}$。
【知识点】
热量计算、电功与热效率、电功率计算
【点评】
本题是热学与电学的综合应用题，考查了密度公式、吸热公式、电功公式、电功率公式以及热效率公式的灵活运用，解题过程中需注意单位的统一与换算，同时要牢记标准大气压下水的沸点为100℃这一隐含条件，对学生的公式运用能力和综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6