9. （新考法 项目化）冬天，小明的外婆总是手冷，他想为外婆做一个“暖宝宝”。
【驱动任务】制作一个暖宝宝。
【方案设计】小明选择了5节串联的镍氢电池（1节电池充满电时电压为1.2 V），一个电阻、开关和导线等材料，并绘制了电路图，。
(1)小明了解到，为了使暖宝宝发热温度适宜，应控制发热功率不高于12 W，他应选用最小阻值为的电阻R。
(2)小明希望暖宝宝通电后，能较快变热，他选择水作为介质，你认为可行吗？，请说明理由：。
(3)小明了解到，某款暖宝宝的广告词中提到“使用天鹅绒代替塑胶，保暖性能提升6倍”。请推测，导热性能更好的是（填“天鹅绒”或“塑胶”）。
(4)暖宝宝刚通电时，温度没有明显的变化，外婆以为暖宝宝坏了。但过了一段时间，暖宝宝温度有明显升高。为了让电路接通后能立即判断暖宝宝是否正常工作，请在以上电路中增加一个电学元件：。
(5)外婆觉得暖宝宝温度偏低，请你对产品的电路设计提出改进建议：。

9. (1)$3\ \Omega$ (2)不可行；水的比热容大，温度升高得较慢 (3)塑胶 (4)小灯泡 (5)并联一个电阻(或减小定值电阻的阻值；或增加电源电压) 【点拨】(1)发热功率不小于12 W，五节串联电池的电压$U=5×1.2\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$，根据$P=\frac{U^2}{R}$可得，他应选用最小电阻的阻值$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{12\ \mathrm{W}}=3\ \Omega$。(2)水的比热容大，相同质量的水吸收相同的热量时，温度升高得较慢，无法快速让暖宝宝升温，达不到“较快变热”的需求，故不可行。(3)保暖性能提升意味着导热性更差(减少热量散失)，广告中说天鹅绒代替塑胶保暖性能提升6倍，说明天鹅绒导热性更差，因此塑胶的导热性能更好。(4)在线路中可以串联一个小灯泡，若小灯泡发光，说明电路正常，暖宝宝正常工作。若小灯泡不亮，说明电路断路。(5)根据$P=\frac{U^2}{R}$可知，电阻不变，增加电源电压，或电源电压不变，减小电阻，都可增大电功率。所以，为了提高发热功率可并联一个发热电阻从而减小总电阻，或减小定值电阻的阻值或增加电源电压。

10. 如图甲所示是小德设计的四挡位电热水器的工作电路图，$R_1$和$R_2$是两根电热丝，图乙是挡位开关，当开关旋钮一端对准A位置（即处于一个挡位），此时对应着图甲电路中接线柱1、2接通，同时3、4也接通，以此类推。四挡加热功率如下表所示。


| 挡位 | 高温 | 中温1 | 中温2 | 低温 |
| ---- | ---- | ----- | ----- | ---- |
| 功率$P/\mathrm{W}$ | 1100 | 880 | | |
(1)开关旋钮一端对准A位置时对应着表格中的挡位。
(2)若要实现开关旋钮沿某个方向转动时，加热功率逐步增大或减小，则电热丝$R_1=\_\_\_\_\_\_\Omega$，低温挡功率为$\mathrm{W}$。
(3)小德使用高温挡在3.5 min内让质量为1 kg、温度为20 $°\mathrm{C}$的水升高了44 $°\mathrm{C}$，此过程中的加热效率为$\%$。[$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$]

10. (1)高温 (2)55；176 (3)80 【点拨】(1)由图乙可知，开关旋钮一端对准A位置时，1、2连接，同时3、4也连接，由图甲可知，$R_1$、$R_2$并联，根据串、并联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最小，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电路的总功率最大，电热水器处于高温挡位。(2)若要实现开关旋钮沿某个方向转动时，加热功率逐步增大或减小，则开关旋钮一端对准B位置时，电热水器处于中温1挡位，此时3、4连接，由图甲可知，只有$R_1$工作，由表格数据可知，中温1挡的电功率$P_{中1}=880\ \mathrm{W}$，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，$R_1$的阻值$R_1=\frac{U^2}{P_{中1}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{880\ \mathrm{W}}=55\ \Omega$；由并联电路中电路总功率等于各用电器电功率之和可知，高温挡工作时$R_2$的电功率$P_2=P_{高}-P_1=P_{高}-P_{中1}=1\ 100\ \mathrm{W}-880\ \mathrm{W}=220\ \mathrm{W}$，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，$R_2$的阻值$R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{220\ \mathrm{W}}=220\ \Omega$；根据串、并联电路的电阻特点及$P=\frac{U^2}{R}$可知，电热水器低温挡时电路的总电阻最大，故$R_{低}=R_1+R_2=55\ \Omega+220\ \Omega=275\ \Omega$，电热水器低温挡的电功率$P_{低}=\frac{U^2}{R_{低}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{275\ \Omega}=176\ \mathrm{W}$。(3)水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m\Delta t_{温}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·℃)×1\ \mathrm{kg}×44\ ℃=1.848×10^5\ \mathrm{J}$，电热水器消耗的电能$W=P_{高}t=1\ 100\ \mathrm{W}×3.5×60\ \mathrm{s}=2.31×10^5\ \mathrm{J}$，此过程中的加热效率$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}×100\%=\frac{1.848×10^5\ \mathrm{J}}{2.31×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$。

11. （科学思维 模型建构）如图是一种调温型电热毯的电路示意图，$R_1$和$R_2$是两根电热丝（用——□——表示）。图中虚线框内是“三刀四挡”滑动式调温开关，“三刀”（即AB、CD、EF三个滑片）只能同时并排向左或向右滑动，使开关处于“1”“2”“3”“4”挡中的某一挡位上。当开关处于“4”挡时，电热毯不发热；当开关处于其他挡时，分别对应“高温”“中温”“低温”中的某一挡位。已知$R_1=55\ \Omega$，“低温”挡的功率为400 W，下列说法正确的是（）
①电热丝不能用超导材料来制作
②开关处于“3”时对应“高温”挡，$R_1$与$R_2$并联
③开关处于“2”时对应“中温”挡，电路中的电流为4 A
④开关处于“1”时对应“低温”挡，$R_1$在3 min内可放出$4.4×10^5\ \mathrm{J}$的热量

A.①
B.①②
C.①③
D.①②④

11.A 【点拨】①超导材料电阻为零，电热丝是利用电流的热效应工作的，所以电热丝不能用超导材料来制作；②③④分析电路可知，开关处于“1”挡时，$R_1$与$R_2$并联，此时总电阻最小，根据$P=\frac{U^2}{R}$可知，总功率最大，为“高温”挡；开关处于“3”挡时$R_1$与$R_2$串联，此时总电阻最大，根据$P=\frac{U^2}{R}$可知，总功率最小，为“低温”挡，此时电流$I_{低}=\frac{P_{低}}{U}=\frac{400\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=\frac{20}{11}\ \mathrm{A}$，则$R_1$在3 min内放出的热量$Q=I_{低}{}^2R_1t=(\frac{20}{11}\ \mathrm{A})^2×55\ \Omega×3×60\ \mathrm{s}=32\ 727\ \mathrm{J}$，$R_1$与$R_2$的总电阻$R_{总}=\frac{U}{I_{低}}=\frac{220\ \mathrm{V}}{\frac{20}{11}\ \mathrm{A}}=121\ \Omega$，$R_2$的阻值$R_2=R_{总}-R_1=121\ \Omega-55\ \Omega=66\ \Omega$，开关处于“2”挡时，只有$R_2$工作，则处于“中温”挡，电路中的电流$I_{中}=\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{66\ \Omega}\approx3.3\ \mathrm{A}$，即①正确，②③④错误，故A正确，BCD错误。故选A。