人教版九年级下物理课时举一反三变式练习第十八章第4节焦耳定律

试卷更新日期：2023-10-27 类型：同步测试

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一、焦耳定律：Q=I2Rt

1. 某品牌电热水壶，部分参数如图所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃水加热到70℃。下列分析正确的是（　　）

A、电热水壶正常工作时的电流约为0.12A B、电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9Ω C、电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×10⁵J D、电热水壶中的水吸收的热量为4.2×10⁵J

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2. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，R₀是定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的过程中，电压表与电流表示数的比值（选填“变大”、“变小”或“不变”），在移动过程中，电压表示数的最大值为5V，电流表的变化范围为0.1A～0.6A，则电源电压为 V，滑动变阻器R的最大阻值为 Ω，通电1min定值电阻R₀产生的最多热量为 J。

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3. 将灯泡L 和定值电阻R 以图甲的方式连在 6V 的电源上，图乙是L 和R 的U-I 图象，结合图中信息可知（）

A、灯泡L 的电阻随着电流的增大而减小 B、定值电阻R 的阻值为 5Ω C、灯泡L 的实际功率为 1.6W D、通过定值电阻R 的电流 10s 产生的热量为 16J

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二、探究电流产生的热量的影响因素

4. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有液体 $($ 液体未画出 $)$ ，电阻丝 $R_{甲}$ 、 $R_{乙}$ 分别浸没在两烧瓶的液体中，闭合开关一段时间后，温度计显示液体的温度 $t_{甲} > t_{乙}$ ，下列说法正确的是（）

A、若甲、乙两瓶都装入等质量煤油，此装置可以探究电阻大小对电热的影响且 $R_{甲} < R_{乙}$ B、若甲、乙两瓶都装入等体积的水和煤油且 $R_{甲} = R_{乙}$ ，此装置可比较水和煤油的比热容大小 C、若甲、乙两瓶分别装入水和煤油且 $R_{甲} = R_{乙}$ ，则两烧瓶中水和煤油的质量 $m_{水} < m_{油}$ D、若甲、乙两瓶分别装入等质量的水和煤油且 $R_{甲} = R_{乙}$ ，则可以通过比较液体升高温度来反映液体吸收热量的多少

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5. 圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。图中将四段电阻丝 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取 $5 Ω$ 电阻在盒外与盒内电阻并联。

(1)、盒内封闭一定量的空气的优点是空气受热，在实验中通过观察两个 $U$ 形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。

(2)、你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与的关系。

(3)、图乙中右侧盒外连接的 $5 Ω$ 电阻，它的作用是使电阻 $c$ 、 $d$ 中的，可以得到的结论是，电阻产生的热量越多。

(4)、物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是法；二是转换法。

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6. 利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，烧瓶中铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻。

(1)、实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察反映出来的；

(2)、为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，A、B 两瓶中要装入相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）水的比热容；

(3)、通电一定时间后，可以看到（选填“A”或“B”）瓶中煤油温度升得高，这表明在相同时间内，电流相同的情况下，导体的电阻越
（选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多；

(4)、如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。若闭合开关后一段时间，发现 B 瓶中的温度变化大，则A 瓶中液体的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）B 瓶中液体的比热容。

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7. 下图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）

A、U形管液面高度变化是因为U形管中液体的温度发生了变化 B、通电后，乙图中A、B电阻产生的热量之比是4∶1 C、图甲所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟电流大小的关系 D、图乙所示的装置可以用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系

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8. 用如图所示的装置可探究电流产生热量与（填“电流”或“电阻”）的关系，若通过R₂的电流为1A，通电1min，R₂产生的热量为J。若将R₃更换为10Ω的电阻，（填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。

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9. 如图是“探究电流通过导体时产生热量”的实验，中，之两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阳值在图中已标出)。U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

(1)、实验中通过观察U形管中的变化来比较导体所产生热量的多少；

(2)、用甲装置进行实验时，一段时间后，侧密闭容器中电阻丝产生的热量较多；

(3)、乙装置中是探究电流产生的热量跟的关系，若把右侧并联的两根电阻丝都放入透明容器内，一段时间后，侧密闭容器中电阻丝产生的热量较多。

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10. 如图所示小蕾同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 四个相同的容器密闭着等量空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

(1)、实验中通过观察 $U$ 形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。下面实验也用这种实验方法的是；
A.认识电压时，我们用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉来接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动

(2)、装置中的 $U$ 形管 $($ 选填“是”或“不是” $)$ 连通器；

(3)、想要研究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系，应该选用 $($ 选填“甲”或“乙” $)$ 图所示的实验装置；

(4)、将 $d$ 图中容器外的电阻换成 $10 Ω$ ，则 $($ 选填“能”或“不能” $)$ 达到实验目的。

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11. 按要求完成填空。

(1)、如图1所示，取两张白纸，使其平行自然下垂，向两纸中间用力吹气，可观察到两纸相互（选填“靠近”或“远离”）。

(2)、如图2所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置，当把蜡烛A靠近平面镜时，蜡烛A在平面镜中所成像的大小将（选填“变大”“不变”或“变小”）。

(3)、若要利用如图3所示装置探究“磁场对通电导线的作用”，只需要将图中的电流计更换为即可。

(4)、如图4所示，是探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验。若要探究导体产生的热量与电阻大小的关系，则应选用两容器及相连的U形管比较。

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12. 在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。

(1)、要探究电热与电阻的关系。应选用组合，并将它们接到电源两端进行实验。

(2)、选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，。

(3)、实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是____。

A、探究电流与电压、电阻的关系 B、用铁屑显示磁体周围磁场分布 C、研究光的传播时，引入“光线” D、探究平面镜成像的特点

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13. 在探究“影响电流热效应的因素”实验中：

(1)、为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计通过比较烧瓶内液体温度的来判断相同时间内不同电流产生的热量多少；

(2)、小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电

30 s

再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据

(

如表格所示

)

。由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越。

实验次数	电流 $/ A$	通电时间 $/ s$	电阻 $/ Ω$	温度升高量 $/ ℃$
$1$	$0.3$	$30$	$10$	$1.5$
$2$	$0.6$	$30$	$10$	$6.0$

(3)、若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择图乙中

(

选填“

A

”或“

B

”

)

烧瓶与图甲中的烧瓶

(

选填“串联”或“并联”

)

。

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14. 如图所示，甲乙丙三个相同的密闭容器中密封着等质量的空气，三个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，其中在丙容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联。通电一段时间后，U形管中两侧的液面高度差最小的是（选填“甲”、“乙”或“丙”），若在乙容器中的电阻产生的热量为4800J，则丙容器中的电阻产生的热量为J，该装置还可以探究热量与的关系。

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三、并联电路的挡位问题

15. 如图甲是便携式挂烫机，图乙是它内部电路图。 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 都是加热电阻，加热时只有电阻 $R_{1}$ 工作，额定加热功率为 $800 W$ ；保温时只有电阻 $R_{2}$ 工作，电阻 $R_{2} = 1100 Ω$ 。 $S$ 为开关，可实现“加热”、“保温”或“断开”状态的转换。小虎断开其它用电器，只接通挂烫机且处于加热状态，来测量它的电功率，观察图丙所示的电能表的转盘在 $50 s$ 内转了 $50$ 转。计算：

(1)、 $R_{1}$ 的阻值；

(2)、挂烫机正常工作时，保温 $10 s$ 电路消耗的电能。

(3)、小虎在使用挂烫机时，它的实际加热功率。

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16. 某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点，其等效电路如图所示，此时处于空挡状态，闭合开关 $S$ ，旋钮绕 $P$ 转动，实现挡位转换，旋至 $1$ 挡时 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 同时工作，洗衣机处于加热状态：旋至 $2$ 挡时 $R_{2}$ 和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。 $R_{1} R_{2}$ 均为电热丝，其阻值不受温度影响， $R_{2} = 242 Ω$ ，洗衣机正常使用时， $R_{1}$ 的功率是 $2200 W$ 。求：

(1)、电热丝 $R_{1}$ 的阻值；

(2)、关闭其它用电器，只让洗衣机处于保温洗涤状态，正常工作 $20 m i n$ ，标有“ $3000 r / (k W - h)$ ”的电能表转盘转过 $500$ 转，求洗衣机电动机的功率；

(3)、某次洗衣时，洗衣机内注入 $20 k g$ 水，在额定电压下对水加热，水温由 $20 ℃$ 升高到 $50 ℃$ ，此时加热效率为 $84 %$ ，求加热时间。 $[$ 水的比热容为 $4.2 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot ℃)]$

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17. 彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、低两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。
额定电压
$220 V$
加热电阻 $R_{1}$
$55 Ω$
加热电阻 $R_{2}$
$44 Ω$

(1)、电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？

(2)、若将锅中 $0.5 L$ 的水从 $23 ℃$ 加热到 $100 ℃$ ，水吸收多少热量？

(3)、上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？

(4)、爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡位。已知该电热锅允许通过的最大电流为 $8 A$ ，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。

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18. 某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图甲所示，闭合开关S，通过旋转旋钮P实现加热和保温洗涤两挡转换，R₁和R₂均为电热丝，其阻值不受温度影响，R₁＝22Ω，洗衣机的部分参数如乙所示，其中防电墙电阻数据模糊不清。
**牌智能滚筒洗衣机
额定电压：220V
加热功率：2400W
设定温度范围：30℃～60℃
电动机功率：240W
防电墙电阻：■Ω
甲
乙
丙

(1)、洗衣机的加热功能是利用了电流的。

(2)、R₂阻值是多少？

(3)、单独将洗衣机接入家庭电路，洗衣机内10kg的水温度由20℃加热到50℃时，观察到家中电能表（如图丙）的转盘转了175转，此过程中洗衣机的加热效率是多少？

(4)、防电墙技术的应用是保证用电安全的一项重要措施，防电墙是在洗衣机内部形成永久性的电阻，异常漏电情况下，电流经防电墙、人体流向大地，人体承受的电压为20V，若电源电压为220V，人体的电阻为1×10⁵Ω，请通过计算说明，洗衣机防电墙电阻的阻值为多少？

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19. 相比于油炸或者油煎的方式，空气炸锅的烹饪方式更好，对于身体健康更有利。如图1所示是科技小组设计的空气炸锅理念图，其原理是利用热空气流加热食物。工作电路图如图2所示，工作时定时开关S₁闭合，当电烤箱内温度高于预设温度时，温控开关S₂自动断开，电热管停止加热，当电烤箱内温度低于预设温度时，温控开关S₂自动闭合，电热管重新开始加热，循环工作保障箱内温度为预设温度。在一次焙烤鸡翅的过程中，定时开关设定为20分钟，电热管正常循环工作时，P﹣t图像如图3所示，通过电风扇的电动机电流为0.2A。求：

(1)、如图1所示，设计的空气炸锅矮而粗，是增大了从而压强。

(2)、电风扇正常工作时，焙烤鸡翅过程中消耗的电能？此时，电风扇的电功率是多少？

(3)、本次烤鸡翅共消耗多少电能？

(4)、电热管正常工作时的电阻R₁电阻是多少？本次焙烤的鸡翅里面有点“柴”，询问家长后得知，电热功率太小加热时间太长导致的，科技小组打算将电热功率调高到1000W，用R₂替代R₁ ， R₂的电阻是多大？

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20. 如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。如表是吹风机铭牌的部分数据，当电吹风处于正常工作状态时，求：

QG——66吹风机

额定电压 220V

冷风功率 44W

热风功率 484V

(1)、吹风机吹热风时，电动机和电热丝是（选填“串联”或“并联”）的，吹风机吹冷风时，主要将电能转化成了能。

(2)、吹风机吹冷风时，电路中的电流是多大？

(3)、吹风机吹热风5min，消耗的电能是多少？电热丝的电阻是多少Ω？

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四、串联电路的挡位问题

21. 有一个电水壶的铭牌如表所示。如图是电水壶的电路图，R为加热电阻，若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压。则：
额定电压
220V
额定加热功率
1000W
壶中水最大质量
2kg
壶中水最大深度
10cm
频率
50Hz

(1)、电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？

(2)、装水最大深度时，壶底压强是多大？[g取10N/kg]

(3)、若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将20℃的一壶水在标准大气压下烧开需要多长时间？[水的比热容c＝4.2×10³J/（kg•℃）]

(4)、当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R₀的电功率是多少？

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22. 某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更的电饭锅。【c_水=4.2×10³J/（kg·℃）】

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23. 如图甲所示是一款养生壶，其内部电路简图如图乙所示，R₁和R₂均为加热电阻且阻值不变，通过旋钮开关可以切换加热和保温两种功能，其部分参数如下表所示，其中保温功率被磨损。

额定电压/V

220

容积/L

1

加热功率/W

1000

保温功率/W

(1)、该养生壶的壶体用高硼硅玻璃制造，在温度约821℃时该玻璃开始软化，高硼硅玻璃属于（选填“晶体”或“非晶体”）。

(2)、求电阻R₁的阻值；

(3)、该养身壶正常工作时，先经过6min将1 kg，20℃的水加热至沸腾（标准大气压下）后再保温1h，共消耗电能0.2kW•h，求：[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]
①该养生壶加热时的效率；（结果保留至0.1%）

②电阻R₂的阻值。

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24. 如图甲所示是具有高温、低温两挡的电热饭盒，高温挡电功率为242W，简化电路如图乙所示，R₁、R₂均是发热电阻，且R₂的阻值是R₁的4倍。求：

(1)、R₁和R₂的阻值各是多少？

(2)、低温挡工作时的实际功率是多少？

(3)、高温挡加热10min，不计热量损失，可以将1kg饭菜升高的温度是多少？[饭菜的比热容取3×10³J/(kg·℃)]

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25. 小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为18W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R₁和R₂为电热丝。通过计算回答：

(1)、当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作5分钟R₁产生的热量是多少焦？

(2)、电热丝R₁和R₂的阻值是多少？

(3)、当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝R₂的电功率是多少？

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五、混连电路的挡位问题

26. 某家用电炖锅的简化电路如图所示，它有高温、中温和低温三个挡位。当开关S₁闭合、S₂接b时，电炖锅处于挡。当用高温挡（功率为420W）把质量为1kg的水，从19℃加热到100℃，用时900s，此过程电炖锅的加热效率为。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

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27. 如图甲所示为一款电煎药壶，工作电路简化为图乙，它在工作时，有高温、中温和低温三个挡。已知正常工作时，高温挡功率为600W，中温挡功率为200W。当S_a接1，同时S_b断开时，电路处于挡，用该电器的“高温”挡正常工作20min，电路产生的热量为 J。

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28. 某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R₁、R₂、R₃为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550W。某次用2挡烹饪中，用时1min将质量为50g、比热容为 $4.0 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot ℃)$ 的某种食物从20℃加热至119℃。求：

(1)、电阻R₁、R₂、R₃的阻值；

(2)、该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。

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29. 小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换，图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。

(1)、电暖器低温挡工作时，开关应处于位置（选填“1”“2”或“3”）。

(2)、已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。、

(3)、使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃，若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。

(4)、根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。

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30. 如图为某款水暖电热毯的简化电路图，其中R、R₁、R₂均为加热电阻。该电热毯具有“调温”和“恒温”两挡，开关接1为“调温”挡，功率变化范围为50W~100W，开关接2为“恒温”挡，功率为33W。电热毯内装有1kg水。【c_水=4.2×10³J/(kg℃)】求：

(1)、电热毯在恒温挡时的电流；

(2)、可变电阻R的最大阻值；

(3)、若用最大功率加热，不计热损失，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间。

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31. 为了实现学生错峰用餐，食堂安装了自动加热餐台。其中一个餐台的部分简化工作电路如图所示，R₁、R₂均为发热丝。闭合开关S，加热餐台开始工作。当台内食品温度降到20℃时，控制开关S₀转到位置1为食品加热；当台内食品温度达到50℃时，S₀转到位置2为食品保温。定值电阻R₁＝24.2Ω，保温功率为400W。求：

(1)、定值电阻R₂的阻值；

(2)、餐台在加热状态下工作5min消耗的电能；

(3)、在加热状态时，餐台工作5min产生的热量可使5kg初温20℃的汤升温至50℃。若不计热量损失，求汤的比热容；

(4)、小明发现到了冬天，由于外界的气温较低，需要将加热功率提高到2400W，应当选择 Ω的电热丝与R₁联。

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六、综合训练

32. 如图所示，电源电压保持不变，电阻R₁＝10Ω，R₂＝20Ω，滑动变阻器R₃的规格为“40Ω 0.5A”。当只闭合开关S₁时，电流表示数为0.1A，则电源电压为V。将S₁、S₂、S₃都闭合，移动滑片位置，使电流表的示数为0.6A，工作5min滑动变阻器产生的热量为J。

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33. 如图是多功能汤锅加垫的测试电路图，使用时通过旋钮开关（虚线圆圈部分）可实现保温、慢炖、快炖三种功能切换，且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大。已知四个发热电阻的阻值相等，测试电源电压为220V，慢炖状态的功率为550W。以下说法正确的是（　　）

A、将旋钮开关转到“3﹣6”的位置上，汤锅保温状态 B、汤锅保温状态的功率275W C、发热电阻R₁的阻值为44Ω D、汤锅保温状态的总电阻小于快炖状态的总电阻

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34. 轩轩设计了一款高、中、低三个档位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如图甲所示，简化电路如图乙所示，

R_{0}

、

R_{1}

、

R_{2}

为电热丝，其中

R_{1} = 15 Ω

。电锅在高温档、中温档工作时，开关

S_{2}

均处于闭合状态；在低温档工作时，开关

S_{1}

、

S_{2}

均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温档的功率。

额定电压	30V
高温档功率	150W
中温档功率	？W
低温档功率范围	20w-50W

甲

(1)、求电锅在高温档正常工作时的电流；

(2)、求电锅中温档功率；

(3)、

R_{0}

现有

30 Ω 3 A

、

40 Ω 2 A

、

50 Ω 1.5 A

三种规格，为了达到轩轩设计的低温档功率范围，请通过计算说明他选择的哪一种。