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初中物理苏科版九年级全册电热器 电流的热效应第二课时教案设计
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这是一份初中物理苏科版九年级全册电热器 电流的热效应第二课时教案设计，共37页。教案主要包含了知识梳理，易混淆点，探究重点，典例分析，真题操练等内容，欢迎下载使用。
专项十五 电功和电热
3 电热器 电流的热效应
第2讲 焦耳定律的应用
【知识梳理】
1． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
2． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
3． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的 全部转化为 ( )，这时以下公式均成立 ， ， ；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为 。求Q时只能用 。
4． 在串联电路和并联电路中，电流产生的 等于 ；
5． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成 ，即 ；
6． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成 ，即 。
【易混淆点】
焦耳定律
1． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
2． 公式：Q=I2Rt
3． 电热Q与电能W的关系
在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
在非纯电阻电路中，Q
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【典例分析】
1. 一个家用电熨斗的正常工作电流是1.5A，正常工作时，每分钟电熨斗产生的电热为 ( )
A．90J B．1.5J C．19800J D．330J
【真题操练】
2. 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是 ( )
A．2.5 min B．5 min C．20 min D．30 min
知识点二：电流热效应图像问题
【典例分析】
3. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．乙的电阻值保持20Ω不变
C．甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
【真题操练】
4. (2020·吉林省长春市中考模拟四)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图象，则R1与R2的最大阻值之比为________，电路中的最大总功率为________W。
知识点三：动态电路电流热效应
【典例分析】
5. 如图，电源电压不变，R1、R2是两个相同的电阻，当闭合开关S1，断开S2、S3，通电20min，电路产生的热量为Q；同时闭合S2、S3，断开S1，若要产生相同的热量Q，则需通电 ( )
A．5min B．10min C．20min D．40min
【真题操练】
6. 如图电路中，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，此时电压表的示数始终为6V，则滑动变阻器R2连入电路的阻值为______Ω，通电1min电阻R1产生的热量为__ ____J。
知识点四：多档位问题
【典例分析】
7. 如图所示的一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗的电路原理图，它是利用__来工作的。分析电路图，当闭合开关S1、断开开关S2时，电熨斗处于__挡(选填“高温”或“低温”)。
【真题操练】
8. 如图是某品牌电吹风的电路图，其铭牌上标有“220V，1100W”的字样．该电吹风有“冷风”和“热风”两个档位，测得电热丝的电阻为48.4Ω．当电吹风正常工作时：
(1)吹冷风时，电动机的功率是_____W；
(2)吹热风时，2min电热丝产生的热量为_____J．
1. 甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的5倍，甲、乙产生的热量之比是4∶5，则通过甲、乙两段导体的电流之比是 ( )
A．2∶5 B．4∶25 C．5∶2 D．4∶1
2. 如图所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，滑片P移至最左端，电流表的示数为0.6A，滑片P移至最右端，电压表的示数为4V，则电源电压为______V，定值电阻的阻值为______，滑片P在最左端与在最右端时，定值电阻在相同的时间产生的热量之比为_ _____。
3. 如图所示电路中，电源电压为6V，电阻R1、R2的阻值分别为12Ω和6Ω闭合开关S，则：
（1）电流表的示数是多少？
（2）求电阻R2在1min内消耗的电能；
（3）断开S，将电阻R2拆下，再将最大阻值为30Ω的滑动变阻器R3接入剩余电路中，重新闭合S，移动滑片，记录电流表示数如下表所示。
①表中有1个数据记录错误，该数据是______；
②请根据表中数据判断R1与R3的连接方式并简述理由。
序号
1
2
3
电流（A）
0.12
0.25
0.40
4. 如图所示为小明设计的电烙铁工作电路，电烙铁可处于正常工作和预热两种状态，电烙铁上标有“220 V 40 W”的字样，R0为定值电阻。
(1)电烙铁是利用电流的 效应工作的。
(2)电烙铁正常工作时功率为40 W，暂时不用时的预热功率为10 W，则R0的阻值为 Ω。(设电烙铁的电阻不随温度的变化而变化)
(3)生活中使用的电烙铁，其烙铁头是一种合金。所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态。下表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是 。
5. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
6. 小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位。如图所示是其内部简化电路，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压不变。
(1)当S1置于b端，S2断开时，电烤箱处于______(选填“高”、“中”或“低”)档位；
(2)电烤箱处于中档位时的功率为______W；
(3)电烤箱在高档位工作5min时消耗的电能为______J。
7. 如图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
(1)开关置于2时，水龙头放出的水是______(选填“冷”、“温”或“热”)水。此时电路中的电流是______A。
(2)R2的电阻是______Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
8. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”。现在市场上流行如图甲所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图乙所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示，求：
(1)电饭锅的最大电功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)30min内电饭锅产生的热量。
9. (2020·北京四中中考模拟(适应性测试))某家用电暖器有三档调温，其外观如图甲所示，其简化电路图如图乙所示。当闭合开关S、S1时，电路的电功率P1为880W，当闭合开关S、S1和S2时，干路中的电流为10A。求：
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流I1；
(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率P2；
(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能。
1. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
2. 电阻R1>R2，若下列四种接法均接在同一电源，相同时间内电流做的总功最大的是 ( )
A． B．
C． D．
3. 将白炽灯泡L1“3V 1.2W”和白炽灯泡L2“3V 0.6W”并联接在3V的电路中，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热__________J。
4. 如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
5. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图甲所示，灯泡L标有“20V 8W”的字样，把它与滑动变阻器R′串联接入电路，电源电压恒为25V，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。求：
(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能；
(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为多少？滑动变阻器消耗的电功率为多少？
6. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
7. 龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：
(1)PTC电阻是由______材料制成的；
(2)电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率______；
(3)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为80%，求：电动机线圈电阻______。(不计机械摩擦损耗的能量)
8. (2020·山东淄博市·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/(kg•℃)]求：
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
9. (2020·广东省佛山市南海区石门实验中学中考一模)某型号热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1100W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
l100W
保温时的功率
44W
(1)在加热档正常工作时，电路中的电流是多少
(2)电热丝R0、R的阻值多大？
(3)已知热水壶的加热效率为80%，在一标准大气压下把一满壶水从20℃烧开需要多长时间？(小数点后保留1位小数，c水＝4.2×103J(kg•℃))
1. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
2. 某电动小汽车，以两节干电池做电源，工作时的电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，2min内电动机产生的热量是__ _J，电动机输出的机械功是__ _J。
3. 在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换。饮水机工作时功率与时间的关系图像如图乙所示。求:
(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
4. 小华家新买了一个电动吹风机，其简化电路如图所示，电源电压为220V。闭合S1时，电动机工作，吹风机吹冷风，电动机的功率为110W；再闭合S2，电动机与电热丝并联，吹风机吹热风，电路的总电流是4.5A．请你通过计算回答：
(1)吹冷风时电路中的电流是多少？
(2)电热丝的电阻是多少？
(3)吹热风时，10s内电热丝产生的热量是多少？
5. (2020·河南省商丘市第一中学中考二模)某型号电饭锅有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于__________(填“保温”或“加热”)状态，如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量大小为___________kW·h。
6. (2020·安徽中考必刷卷•名校内部卷一)小明家有220V、1500W的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表(标有“3000r/kWh”字样) 上的铝盘121s内转了125转，他家的实际电压为 Ⅴ。(电热水器内电阻丝的阻值不变)
7. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
8. (2020•东莞市一模)虽然疫情有了好转，但学生仍不能返校正常上课，小时必须呆在家中隔离，一天早晨他起来用电热饭盒热早餐，发现电热饭盒具有高温、低温两挡，如图甲所示，简化电路如图乙所示，高温挡电功率为242W，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
(1)R1和R2的阻值是多少Ω？
(2)高温挡加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜的温度升高多少℃？[饭菜的比热容取3×103J/(kg•℃)]
(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率是多少W？
9. (2020·江西省中等学校招生考试模拟)某同学选用规格为“12V、6W”的灯L、定值电阻R1(12Ω)及规格为“24Ω、2A"的滑动变阻器R0等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S2，且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯L正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。
求：(1)电源电压；
(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率；
(3)该电路在1min内消耗的最小电能。
【知识梳理】
7． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
8． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
9． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q＝W)，这时以下公式均成立Q=UIt，Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
10． 在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
11． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
12． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
【易混淆点】
焦耳定律
5． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
6． 公式：Q=I2Rt
7． 电热Q与电能W的关系
在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
在非纯电阻电路中，Q
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【典例分析】
9. 一个家用电熨斗的正常工作电流是1.5A，正常工作时，每分钟电熨斗产生的电热为 ( )
A．90J B．1.5J C．19800J D．330J
【答案】C
【解析】
家庭电路的电压为，电熨斗的正常工作电流，则每分钟电熨斗产生的电热
故选C。
【真题操练】
10. 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是 ( )
A．2.5 min B．5 min C．20 min D．30 min
【答案】A
【解析】
将电热丝对折起，电热丝长度变为原来的1/2，横截面积变为原来的2倍，因此电阻变为原来的1/4；电源电压U不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q不变，由Q=可知，烧水所用时间变为原来的，为10min×=2.5min故选A。
知识点二：电流热效应图像问题
【典例分析】
11. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．乙的电阻值保持20Ω不变
C．甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
【答案】C
【解析】
A．由图象可知，甲对应的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，当时，对应的电流为，由可得，甲的电阻值故A错误；
B．由图象可知，乙电阻的阻值在变化，故B错误；
C．甲、乙并联时，因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，
所以，由图象可知，当电源的电压为2V时，通过甲、乙的电流，
时符合，此时电路总电流
则乙的功率故C正确；
D．由图象可知，甲、乙串联，电路中的电流为0.2A时，甲乙两端电压分别为、
经过1s的时间，电阻甲产生的热量
故D错误。故选C。
【真题操练】
12. (2020·吉林省长春市中考模拟四)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图象，则R1与R2的最大阻值之比为________，电路中的最大总功率为________W。
【答案】1：2；1.8。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测R2两端的电压。
(1)当滑片位于最左端a时，变阻器接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大，由图象可知，电路中的最大电流I大＝0.6A，由I＝可得，电源的电压：U＝I大R1＝0.6A×R1﹣﹣①；
当滑片位于最右端b时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大，电流表的示数最小，由图象可知，此时U2＝2V，电路中的最小电流I小＝0.2A，则滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝10Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：U＝I小(R1+R2)＝0.2A×(R1+10Ω)﹣﹣②；
由①②可解得：R1＝5Ω，U＝3V，则R1与R2的最大阻值之比：R1：R2＝5Ω：10Ω＝1：2；
(2)电路中的最大总功率：P大＝UI大＝3V×0.6A＝1.8W。
答案是：1：2；1.8。
知识点三：动态电路电流热效应
【典例分析】
13. 如图，电源电压不变，R1、R2是两个相同的电阻，当闭合开关S1，断开S2、S3，通电20min，电路产生的热量为Q；同时闭合S2、S3，断开S1，若要产生相同的热量Q，则需通电 ( )
A．5min B．10min C．20min D．40min
【答案】A
【解析】
由题知，R1、R2是两个相同的电阻，若R1=R2=R，
由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，
电源电压不变，由焦耳定律可得，通电20min电路产生热量，
闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为，产生相同热量，则：，
×20min，所以t=5min．
【真题操练】
14. 如图电路中，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，此时电压表的示数始终为6V，则滑动变阻器R2连入电路的阻值为______Ω，通电1min电阻R1产生的热量为__ ____J。
【答案】20 72
【解析】
[1]由图知，S断开时，只有变阻器R2连入电路；S闭合时，R1和R2并联，电流表测电路中电流，电压表测电源电压。所以电源电压U=6V，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，所以通过R2的电流为0.3A，由并联电路特点和欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的阻值为
[2]由并联电路电流特点可得，通过R1的电流为
通电1min电阻R1产生的热量为
知识点四：多档位问题
【典例分析】
15. 如图所示的一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗的电路原理图，它是利用__来工作的。分析电路图，当闭合开关S1、断开开关S2时，电熨斗处于__挡(选填“高温”或“低温”)。
【答案】电流的热效应 低温
【解析】
[1]电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的。
[2]由电路图知，开关S1闭合、S2断开时电路为R1的简单电路，开关S1、S2均闭合时R1与R2并联，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，当闭合开关S1、断开开关S2时，电路的总电阻最大，由可知，电路的功率最小，电熨斗处于低温挡。
【真题操练】
16. 如图是某品牌电吹风的电路图，其铭牌上标有“220V，1100W”的字样．该电吹风有“冷风”和“热风”两个档位，测得电热丝的电阻为48.4Ω．当电吹风正常工作时：
(1)吹冷风时，电动机的功率是_____W；
(2)吹热风时，2min电热丝产生的热量为_____J．
【答案】100 1.2×105
【解析】
(1)电热丝工作时，其发热功率P发热==1000W
当电吹风吹热风时，电动机和电阻丝并联、同时工作，已知P总=1100W，
则电动机的功率PM=P总﹣P发热=1100W﹣1000W=100W
无论吹热风还是吹冷风，电动机两端电压不变(等于电源电压)，电动机的功率不变；
所以吹冷风时，电动机的功率仍然是100W．
(2)由P=可得，吹热风2min电热丝产生的热量Q=W=P发热t=1000W×2×60s=1.2×105J
10. 甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的5倍，甲、乙产生的热量之比是4∶5，则通过甲、乙两段导体的电流之比是 ( )
A．2∶5 B．4∶25 C．5∶2 D．4∶1
【答案】A
【解析】
根据焦耳定律Q=I2Rt可知
则通过甲、乙两段导体的电流之比
故选A。
11. 如图所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，滑片P移至最左端，电流表的示数为0.6A，滑片P移至最右端，电压表的示数为4V，则电源电压为______V，定值电阻的阻值为______，滑片P在最左端与在最右端时，定值电阻在相同的时间产生的热量之比为_ _____。
【答案】6 10 9∶1
【解析】
[1][2]由电路图可知，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。滑片P移至最左端时，电路为的简单电路，此时电路中的电流，由可得，电源的电压
①
滑片P移至最右端时，接入电路中的电阻，此时电压表的示数，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压
②
由①②可得
，
[3]滑片P在最左端与在最右端时，由可得，定值电阻R1在相同的时间产生的热量之比
12. 如图所示电路中，电源电压为6V，电阻R1、R2的阻值分别为12Ω和6Ω闭合开关S，则：
（1）电流表的示数是多少？
（2）求电阻R2在1min内消耗的电能；
（3）断开S，将电阻R2拆下，再将最大阻值为30Ω的滑动变阻器R3接入剩余电路中，重新闭合S，移动滑片，记录电流表示数如下表所示。
①表中有1个数据记录错误，该数据是______；
②请根据表中数据判断R1与R3的连接方式并简述理由。
序号
1
2
3
电流（A）
0.12
0.25
0.40
【答案】0.12。
【解析】（1）闭合开关S，两只电阻R1、R2并联，电流表测量通过R1的电流。
电流表的示数为I1===0.5A；
（2）电阻R2在1min内消耗的电能为W2=•t=×60s=360J；
（3）假设R1与R3并联，由于R1阻值、两端电压都不变，所以滑片移动对R1支路无影响，也就是电流表示数应该不变；
但已知滑片移动过程中电流表示数变化，所以是R1与滑动变阻器串联；
在第一组数据中，电流表的示数是I=0.12A，已知电源电压为U=6V，
因为I=，所以电路总电阻为R===50Ω，而滑动变阻器即使全部接入电路，电路总电阻最大为R实=R1+R3=12Ω+30Ω=42Ω＜50Ω，所以第一组数据就是错误的。
答：（1）电流表的示数是0.5A；（2）电阻R2在1min内消耗的电能为360J；（3）①0.12；②串联；如果并联，滑片移动电流表示数不变。
13. 如图所示为小明设计的电烙铁工作电路，电烙铁可处于正常工作和预热两种状态，电烙铁上标有“220 V 40 W”的字样，R0为定值电阻。
(1)电烙铁是利用电流的 效应工作的。
(2)电烙铁正常工作时功率为40 W，暂时不用时的预热功率为10 W，则R0的阻值为 Ω。(设电烙铁的电阻不随温度的变化而变化)
(3)生活中使用的电烙铁，其烙铁头是一种合金。所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态。下表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是 。
【答案】(1)热 (2)1 210 (3)锌；
【解析】(1)电烙铁在工作时，主要将电能转化为内能，产生热量，故是利用了电流的热效应； (2)由电路图可知，开关S接2时，电路为电烙铁的简单电路， 由P= U2 /R 可得，电烙铁的电阻： R= U2 / P = (220V)2 /40W =1210Ω， 开关S接1时，电烙铁和R0串联， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由P=I2R可得，电路中的电流： I= ⎷(PR′ / R) = ⎷(10W /1210Ω) = 1/11 A， 由I= U / R 可得，电路中的总电阻： R总= U/ I = 220V / (1/11 A) =2420Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R0的阻值： R0=R总-R=2420Ω-1210Ω=1210Ω； (3)合金是不同种金属在熔化状态下形成的一种熔合物，即两种金属都成为液态时进行混合； 由于金属锌的沸点低，小于其它金属的熔点，因此锌和其它金属无法完成液态时混合；
14. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
【答案】180 1.5
【解析】
[1]根据可知，小风扇正常工作消耗的电能是
[2]正常工作时电流为
则电动机线圈产生的热量为
15. 小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位。如图所示是其内部简化电路，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压不变。
(1)当S1置于b端，S2断开时，电烤箱处于______(选填“高”、“中”或“低”)档位；
(2)电烤箱处于中档位时的功率为______W；
(3)电烤箱在高档位工作5min时消耗的电能为______J。
【答案】低 1000 4.5×105
【解析】
(1)[1]由电路图可知，当开关S1置于a端、S2闭合时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位；当S1置于b端，S2断开时，两电阻串联，此时总电阻最大，由可知，电烤箱处于低档位。
(2)[2]由图可知，开关S1置于b端，S2闭合时，只有R1接入电路，电烤箱处于中档位工作，此时电烤箱的功率为
(3)[3]当开关S1置于a端、S2断开时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位，电烤箱在5min=300s内消耗的电能为
16. 如图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
(1)开关置于2时，水龙头放出的水是______(选填“冷”、“温”或“热”)水。此时电路中的电流是______A。
(2)R2的电阻是______Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
【答案】温 10 60.5
【解析】
(1)[1]当开关置于2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据
可知，此时功率最小，可见放出的是温水。
[2]此时电路中的电流为
(2)[3]只有开关置于3时，R2才接入电路，且水龙头放出的是热水，此时R2的电功率为
由公式可得R2的阻值为
17. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”。现在市场上流行如图甲所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图乙所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示，求：
(1)电饭锅的最大电功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)30min内电饭锅产生的热量。
【答案】(1)660W；(2)220Ω；(3)9.9×105J
【解析】
解：(1)由图丙可知，通过电饭锅的最大电流为3A，则电饭锅的最大电功率
P大=UI大=220V×3A=660W
(2)由图乙可知，当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最大(大于并联时的总电阻)，电路的总电流最小，即I小=2A；当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总电流最大，且I大=3A；因并联电路中各支路独立工作、互不影响，则通过R1的电流不变(始终为2A)，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则通过R2的电流
I2=I大﹣I小=3A﹣2A=1A
因并联电路中各支路两端的电压相等，由可得，电热丝R2的阻值
(3)由图丙可知，电路中的电流I大=3A和I小=2A时工作的时间均为t=15min，则30min内电饭锅产生的热量
18. (2020·北京四中中考模拟(适应性测试))某家用电暖器有三档调温，其外观如图甲所示，其简化电路图如图乙所示。当闭合开关S、S1时，电路的电功率P1为880W，当闭合开关S、S1和S2时，干路中的电流为10A。求：
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流I1；
(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率P2；
(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能。
【答案】见解析
【解析】设电源两端电压为U，因为是家庭电路，则U=220V；
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流：I1==4A；
(2)设通过R2的电流为I2，根据并联电路电流的规律得到通过R2的电流：I2=I- I1=10A-4A=6A，
电路电功率：P2= I2U=6A×220V=1320W；
(3)最高档就是开关S、S1和S2都闭合，两个电阻并联，高档位的功率：P=UI=220V×10A=2200W=2.2kW，
2小时消耗的电能：W=Pt=2.2kW×2h=4.4kW·h。
答：(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流是4A；(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率是1320W；(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能是4.4kW·h。
10. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
【答案】C
【解析】
在1min内电动机消耗的电能
W=UIt=6V×2A×60s=720J
电动机产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×0.5Ω×60s=120J
故选C。
11. 电阻R1>R2，若下列四种接法均接在同一电源，相同时间内电流做的总功最大的是 ( )
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】
根据可知，电阻两端电压相同，当总电阻最小时做功最多，而两电阻并联时总电阻小于任一电阻值。
故选D。
12. 将白炽灯泡L1“3V 1.2W”和白炽灯泡L2“3V 0.6W”并联接在3V的电路中，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热__________J。
【答案】108
【解析】
两灯泡并联接在3V的电路中，由并联电路的电压特点可知，此时两灯的电压均为3V，因灯泡在额定电压下才能正常发光，所以，两个都能正常发光，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热
Q=W=Pt=(1.2W+0.6W)×60s=108J
13. 如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
【答案】S1 6.9×105；
【解析】由题可知，R1＜R2； 闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，电路中电阻最大，根据P= U2 / R 可知，功率最小，电暖器处于第一档； 闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，电路电阻较大，根据P= U2 /R 可知，功率较大，电暖器处于第二档； 闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电路中电阻最小，根据P= U2 / R 可知，功率最大，电暖器处于第三档； 工作时间t=10min=600s， 电暖器在第二档正常工作10min产生的热量： Q=W=P2t=1150W×600s=6.9×105J；
14. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图甲所示，灯泡L标有“20V 8W”的字样，把它与滑动变阻器R′串联接入电路，电源电压恒为25V，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。求：
(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能；
(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为多少？滑动变阻器消耗的电功率为多少？
【答案】见解析
【解析】(1)已知灯泡的额定电压为20V，由图象知，当灯泡的电压为U额＝20V时，通过的电流I额＝0.4A，
由于串联电路电流处处相等，所以电路中的电流为I＝I额＝0.4A，
此时整个电路1min内消耗的电能：W＝UIt＝25V×0.4A×1×60s＝600J；
(2)由图象知，当灯泡实际功率P实＝3W时，U实＝10V，I实＝0.3A，
滑动变阻器两端的电压：U′＝U﹣U实＝25V﹣10V＝15V，
通过的电流为I′＝I实＝0.3A，
由I＝可得，滑动变阻器连入电路的电阻值：R′＝＝＝50Ω；
滑动变阻器消耗的功率：P′＝U′I′＝15V×0.3A＝4.5W。
答：(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能为600J；(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为50Ω；变阻器消耗的电功率为4.5W。
15. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】(1)30V；(2)216J；(3)6：25．
【解析】
(1)由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
(2)当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J；
(3)当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由(2)可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：
；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
16. 龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：
(1)PTC电阻是由______材料制成的；
(2)电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率______；
(3)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为80%，求：电动机线圈电阻______。(不计机械摩擦损耗的能量)
【答案】半导体 720W
【解析】
(1)[1]由图乙可知，PTC电阻的阻值随温度的变化而变化，是由半导体材料制成的。
(2)[2]由图乙可知，PTC电阻的最小阻值为10Ω，此时电热丝支路的总电阻最小，该支路中的电流最大，电热丝的发热功率最大，因串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，电热丝支路中的电流
则电热丝的最大发热功率
(3)[3]电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能
由可得，输出的机械能
电流通过电动机线圈电阻产生的热量
由可得，电动机线圈的电阻
17. (2020·山东淄博市·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/(kg•℃)]求：
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
【答案】(1)4Ω；(2)1260J；(3)84%
【解析】
(1)由欧姆定律可得电路中的总电阻为
滑动变阻器连入电路的阻值为
(2)煤油吸收的热量为
(3)电阻丝放出的热量为
电阻丝的加热效率为
18. (2020·广东省佛山市南海区石门实验中学中考一模)某型号热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1100W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
l100W
保温时的功率
44W
(1)在加热档正常工作时，电路中的电流是多少
(2)电热丝R0、R的阻值多大？
(3)已知热水壶的加热效率为80%，在一标准大气压下把一满壶水从20℃烧开需要多长时间？(小数点后保留1位小数，c水＝4.2×103J(kg•℃))
【答案】
【解析】(1)由表格数据可知，加热时的功率为1100W，
由P＝UI可得加热档正常工作时，电路中的电流：I加热＝＝＝5A；
(2)由图知S接2时只有R0接入电路，电路中电阻最小，功率最大，为加热状态，
由P＝可得R0的阻值：R0＝＝＝44Ω，
S接1时两电阻串联，电路中电阻最大，功率最小，为保温状态，
则总电阻：R总＝R0+R＝＝＝1100Ω，
所以R的阻值：R＝R总﹣R0＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω；
(3)水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/kg•℃×2kg×(100℃﹣20℃)＝6.72×105J；
热水壶放出的热量：Q放＝＝＝8.4×105J，
因为电流所做的功W＝Q放＝Pt，
所以加热所用的时间：t＝＝≈763.6s。
10. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
【答案】AD
【解析】
A、对蓄电池充电时，蓄电池消耗了电能，蓄电池相当于电路中的用电器，故A正确；
B、电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能和小部分内能，故B错误；
C、电动机正常工作lmin，电流通过线圈所产生的热量：
，故C错误；
D、电动机正常工作lmin，消耗的电能： ，故D正确．
故选AD．
11. 某电动小汽车，以两节干电池做电源，工作时的电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，2min内电动机产生的热量是__ _J，电动机输出的机械功是__ _J。
【答案】60J 300J
【解析】
[1]2min内电动机产生的热量
Q=I2Rt=(1A)2×0.5Ω×2×60s =60J
[2]电源电压为
U=2×1.5V=3V
这台电动机正常工作2min消耗的电能
W=UIt=3V×1A×2×60s=360J
输出的机械能
W机械=W−Q=360J−60J=300J
12. 在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换。饮水机工作时功率与时间的关系图像如图乙所示。求:
(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
【答案】(1)6.6×105 J (2)1 A (3)110 Ω；
【解析】由图乙知，高档功率P高=660W=0.66kW，t1=10min= 1 / 6 h； 低档功率P低=220W=0.22kW，t2=20min= 20 / 60 h= 1 / 3 h； 30min内电路消耗的总电能： W=W1+W2=P高t1+P低t2 =0.66kW× 1/6 h+0.22kW× 1/3 h = 11/60 kW•h= 11/60 ×3.6×106J =6.6×105J； (2)由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P= U2 / R 可知，电功率较大，为“高档”； 当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P= U2 / R 可知，电功率较小，为“低档”； 由P=UI可得通过R1的电流： I1= P低 / U = 220W / 220V =1A； (3)从“低档”到“高档”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率： P2=P高-P低=660W-220W=440W， 由P= U2 / R 可得： R2= U2 /P2 = (220V)2 /440W =110Ω。
13. 小华家新买了一个电动吹风机，其简化电路如图所示，电源电压为220V。闭合S1时，电动机工作，吹风机吹冷风，电动机的功率为110W；再闭合S2，电动机与电热丝并联，吹风机吹热风，电路的总电流是4.5A．请你通过计算回答：
(1)吹冷风时电路中的电流是多少？
(2)电热丝的电阻是多少？
(3)吹热风时，10s内电热丝产生的热量是多少？
【答案】(1) 0.5A；(2)55Ω；(3)8800J
【解析】
(1)由公式P=UI得，吹冷风时电路中的电流
(2)S1、S2都闭合时，电动机与电热丝并联，所以通过电热丝的电流
由欧姆定律得，电热丝的阻值
(3)10s内电热丝产生的热量
答：(1)吹冷风时电路中的电流是0.5A；
(2)电热丝的电阻是55Ω；
(3)10s内电热丝产生的热量8800J。
14. (2020·河南省商丘市第一中学中考二模)某型号电饭锅有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于__________(填“保温”或“加热”)状态，如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量大小为___________kW·h。
【答案】加热；0.13。
【解析】(1)由甲图可知，开关S接触点1时，只有R1连入电路中，S接触点2时，两电阻串联;
电源电压一定，由可知，开关接触点1时，电路的电阻较小，功率较大，电饭煲处于加热状态；
(2)由乙图象知，横坐标表示工作时间，纵坐标表示电饭煲的电功率，阴影部分面积S=Pt=W，
即阴影部分表示的是电功，大小为：
。
15. (2020·安徽中考必刷卷•名校内部卷一)小明家有220V、1500W的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表(标有“3000r/kWh”字样) 上的铝盘121s内转了125转，他家的实际电压为 Ⅴ。(电热水器内电阻丝的阻值不变)
【答案】200。
【解析】根据电能表铭牌“3000r/kWh”可知125转对应的电能为：。
220V、1500W的电热水器的电阻为：；
根据电能公式可知，此时电压为：。
16. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
【答案】B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【解析】
(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得
电热丝的电流
电热丝产生的热量
17. (2020•东莞市一模)虽然疫情有了好转，但学生仍不能返校正常上课，小时必须呆在家中隔离，一天早晨他起来用电热饭盒热早餐，发现电热饭盒具有高温、低温两挡，如图甲所示，简化电路如图乙所示，高温挡电功率为242W，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
(1)R1和R2的阻值是多少Ω？
(2)高温挡加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜的温度升高多少℃？[饭菜的比热容取3×103J/(kg•℃)]
(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率是多少W？
【答案】
【解析】(1)开关S接2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热饭盒处于高温挡，
由P＝UI=U2R可得，R1的阻值：R1=U2P高=(220V)2242W=200Ω，
则R2的阻值：R2＝4R1＝4×200Ω＝800Ω。
(2)高温挡加热5min消耗的电能：W＝P高t＝242W×5×60s＝7.26×104J，
不计热量损失，则饭菜吸收的热量：Q吸＝W＝7.26×104J，
由Q吸＝cm△t可得，1kg饭菜升高的温度：△t=Q吸cm=7.26×104J3×103J/(kg⋅℃)×1kg=24.2℃；
(3)如果实际电压是200V，低温档工作时的实际功率：P低实=U实2R1+R2=(200V)2200Ω+800Ω=40W。
答：(1)R1和R2的阻值依次为200Ω、800Ω；(2)高温档加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜升高的温度是24.2℃；(3)如果实际电压是200V，低温档工作时的实际功率是40W。
18. (2020·江西省中等学校招生考试模拟)某同学选用规格为“12V、6W”的灯L、定值电阻R1(12Ω)及规格为“24Ω、2A"的滑动变阻器R0等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S2，且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯L正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。
求：(1)电源电压；
(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率；
(3)该电路在1min内消耗的最小电能。
【答案】见解析
【解析】(1)当闭合开关S、S2且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯泡单独接在电源两端，小灯泡正常发光，UL=12V，所以电源电压U=UL=12V；
(2)三个开关都闭合时，滑动变阻器的滑片P滑到a端时，R0的阻值为0，电阻R1与L并联，R的功率P1===12W，电路消耗的总功率P=PL+P1=6W+12W=18W；
(3)当闭合S、S1滑动变阻器的滑片P移至b端时，灯L和变阻器的最大阻值串联，此时的电阻最大，消耗的电能最小，灯泡的电阻RL===24Ω，
电路在1min内消耗的电能：W最小==X60s=180J。
答：(1)电源电压为12V；(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率是18W；(3)该电路在1min内消耗的最小电能是180J。
专项十五 电功和电热
3 电热器 电流的热效应
第2讲 焦耳定律的应用
【知识梳理】
1． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
2． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
3． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的 全部转化为 ( )，这时以下公式均成立 ， ， ；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为 。求Q时只能用 。
4． 在串联电路和并联电路中，电流产生的 等于 ；
5． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成 ，即 ；
6． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成 ，即 。
【易混淆点】
焦耳定律
1． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
2． 公式：Q=I2Rt
3． 电热Q与电能W的关系
在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
在非纯电阻电路中，Q
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【典例分析】
1. 一个家用电熨斗的正常工作电流是1.5A，正常工作时，每分钟电熨斗产生的电热为 ( )
A．90J B．1.5J C．19800J D．330J
【真题操练】
2. 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是 ( )
A．2.5 min B．5 min C．20 min D．30 min
知识点二：电流热效应图像问题
【典例分析】
3. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．乙的电阻值保持20Ω不变
C．甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
【真题操练】
4. (2020·吉林省长春市中考模拟四)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图象，则R1与R2的最大阻值之比为________，电路中的最大总功率为________W。
知识点三：动态电路电流热效应
【典例分析】
5. 如图，电源电压不变，R1、R2是两个相同的电阻，当闭合开关S1，断开S2、S3，通电20min，电路产生的热量为Q；同时闭合S2、S3，断开S1，若要产生相同的热量Q，则需通电 ( )
A．5min B．10min C．20min D．40min
【真题操练】
6. 如图电路中，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，此时电压表的示数始终为6V，则滑动变阻器R2连入电路的阻值为______Ω，通电1min电阻R1产生的热量为__ ____J。
知识点四：多档位问题
【典例分析】
7. 如图所示的一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗的电路原理图，它是利用__来工作的。分析电路图，当闭合开关S1、断开开关S2时，电熨斗处于__挡(选填“高温”或“低温”)。
【真题操练】
8. 如图是某品牌电吹风的电路图，其铭牌上标有“220V，1100W”的字样．该电吹风有“冷风”和“热风”两个档位，测得电热丝的电阻为48.4Ω．当电吹风正常工作时：
(1)吹冷风时，电动机的功率是_____W；
(2)吹热风时，2min电热丝产生的热量为_____J．
1. 甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的5倍，甲、乙产生的热量之比是4∶5，则通过甲、乙两段导体的电流之比是 ( )
A．2∶5 B．4∶25 C．5∶2 D．4∶1
2. 如图所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，滑片P移至最左端，电流表的示数为0.6A，滑片P移至最右端，电压表的示数为4V，则电源电压为______V，定值电阻的阻值为______，滑片P在最左端与在最右端时，定值电阻在相同的时间产生的热量之比为_ _____。
3. 如图所示电路中，电源电压为6V，电阻R1、R2的阻值分别为12Ω和6Ω闭合开关S，则：
（1）电流表的示数是多少？
（2）求电阻R2在1min内消耗的电能；
（3）断开S，将电阻R2拆下，再将最大阻值为30Ω的滑动变阻器R3接入剩余电路中，重新闭合S，移动滑片，记录电流表示数如下表所示。
①表中有1个数据记录错误，该数据是______；
②请根据表中数据判断R1与R3的连接方式并简述理由。
序号
1
2
3
电流（A）
0.12
0.25
0.40
4. 如图所示为小明设计的电烙铁工作电路，电烙铁可处于正常工作和预热两种状态，电烙铁上标有“220 V 40 W”的字样，R0为定值电阻。
(1)电烙铁是利用电流的 效应工作的。
(2)电烙铁正常工作时功率为40 W，暂时不用时的预热功率为10 W，则R0的阻值为 Ω。(设电烙铁的电阻不随温度的变化而变化)
(3)生活中使用的电烙铁，其烙铁头是一种合金。所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态。下表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是 。
5. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
6. 小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位。如图所示是其内部简化电路，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压不变。
(1)当S1置于b端，S2断开时，电烤箱处于______(选填“高”、“中”或“低”)档位；
(2)电烤箱处于中档位时的功率为______W；
(3)电烤箱在高档位工作5min时消耗的电能为______J。
7. 如图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
(1)开关置于2时，水龙头放出的水是______(选填“冷”、“温”或“热”)水。此时电路中的电流是______A。
(2)R2的电阻是______Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
8. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”。现在市场上流行如图甲所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图乙所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示，求：
(1)电饭锅的最大电功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)30min内电饭锅产生的热量。
9. (2020·北京四中中考模拟(适应性测试))某家用电暖器有三档调温，其外观如图甲所示，其简化电路图如图乙所示。当闭合开关S、S1时，电路的电功率P1为880W，当闭合开关S、S1和S2时，干路中的电流为10A。求：
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流I1；
(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率P2；
(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能。
1. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
2. 电阻R1>R2，若下列四种接法均接在同一电源，相同时间内电流做的总功最大的是 ( )
A． B．
C． D．
3. 将白炽灯泡L1“3V 1.2W”和白炽灯泡L2“3V 0.6W”并联接在3V的电路中，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热__________J。
4. 如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
5. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图甲所示，灯泡L标有“20V 8W”的字样，把它与滑动变阻器R′串联接入电路，电源电压恒为25V，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。求：
(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能；
(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为多少？滑动变阻器消耗的电功率为多少？
6. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
7. 龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：
(1)PTC电阻是由______材料制成的；
(2)电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率______；
(3)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为80%，求：电动机线圈电阻______。(不计机械摩擦损耗的能量)
8. (2020·山东淄博市·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/(kg•℃)]求：
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
9. (2020·广东省佛山市南海区石门实验中学中考一模)某型号热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1100W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
l100W
保温时的功率
44W
(1)在加热档正常工作时，电路中的电流是多少
(2)电热丝R0、R的阻值多大？
(3)已知热水壶的加热效率为80%，在一标准大气压下把一满壶水从20℃烧开需要多长时间？(小数点后保留1位小数，c水＝4.2×103J(kg•℃))
1. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
2. 某电动小汽车，以两节干电池做电源，工作时的电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，2min内电动机产生的热量是__ _J，电动机输出的机械功是__ _J。
3. 在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换。饮水机工作时功率与时间的关系图像如图乙所示。求:
(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
4. 小华家新买了一个电动吹风机，其简化电路如图所示，电源电压为220V。闭合S1时，电动机工作，吹风机吹冷风，电动机的功率为110W；再闭合S2，电动机与电热丝并联，吹风机吹热风，电路的总电流是4.5A．请你通过计算回答：
(1)吹冷风时电路中的电流是多少？
(2)电热丝的电阻是多少？
(3)吹热风时，10s内电热丝产生的热量是多少？
5. (2020·河南省商丘市第一中学中考二模)某型号电饭锅有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于__________(填“保温”或“加热”)状态，如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量大小为___________kW·h。
6. (2020·安徽中考必刷卷•名校内部卷一)小明家有220V、1500W的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表(标有“3000r/kWh”字样) 上的铝盘121s内转了125转，他家的实际电压为 Ⅴ。(电热水器内电阻丝的阻值不变)
7. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
8. (2020•东莞市一模)虽然疫情有了好转，但学生仍不能返校正常上课，小时必须呆在家中隔离，一天早晨他起来用电热饭盒热早餐，发现电热饭盒具有高温、低温两挡，如图甲所示，简化电路如图乙所示，高温挡电功率为242W，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
(1)R1和R2的阻值是多少Ω？
(2)高温挡加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜的温度升高多少℃？[饭菜的比热容取3×103J/(kg•℃)]
(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率是多少W？
9. (2020·江西省中等学校招生考试模拟)某同学选用规格为“12V、6W”的灯L、定值电阻R1(12Ω)及规格为“24Ω、2A"的滑动变阻器R0等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S2，且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯L正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。
求：(1)电源电压；
(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率；
(3)该电路在1min内消耗的最小电能。
【知识梳理】
7． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
8． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
9． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q＝W)，这时以下公式均成立Q=UIt，Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
10． 在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
11． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
12． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
【易混淆点】
焦耳定律
5． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
6． 公式：Q=I2Rt
7． 电热Q与电能W的关系
在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
在非纯电阻电路中，Q
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【典例分析】
9. 一个家用电熨斗的正常工作电流是1.5A，正常工作时，每分钟电熨斗产生的电热为 ( )
A．90J B．1.5J C．19800J D．330J
【答案】C
【解析】
家庭电路的电压为，电熨斗的正常工作电流，则每分钟电熨斗产生的电热
故选C。
【真题操练】
10. 用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是 ( )
A．2.5 min B．5 min C．20 min D．30 min
【答案】A
【解析】
将电热丝对折起，电热丝长度变为原来的1/2，横截面积变为原来的2倍，因此电阻变为原来的1/4；电源电压U不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q不变，由Q=可知，烧水所用时间变为原来的，为10min×=2.5min故选A。
知识点二：电流热效应图像问题
【典例分析】
11. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻值保持10Ω不变
B．乙的电阻值保持20Ω不变
C．甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D．甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
【答案】C
【解析】
A．由图象可知，甲对应的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，当时，对应的电流为，由可得，甲的电阻值故A错误；
B．由图象可知，乙电阻的阻值在变化，故B错误；
C．甲、乙并联时，因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，
所以，由图象可知，当电源的电压为2V时，通过甲、乙的电流，
时符合，此时电路总电流
则乙的功率故C正确；
D．由图象可知，甲、乙串联，电路中的电流为0.2A时，甲乙两端电压分别为、
经过1s的时间，电阻甲产生的热量
故D错误。故选C。
【真题操练】
12. (2020·吉林省长春市中考模拟四)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图象，则R1与R2的最大阻值之比为________，电路中的最大总功率为________W。
【答案】1：2；1.8。
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测R2两端的电压。
(1)当滑片位于最左端a时，变阻器接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大，由图象可知，电路中的最大电流I大＝0.6A，由I＝可得，电源的电压：U＝I大R1＝0.6A×R1﹣﹣①；
当滑片位于最右端b时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大，电流表的示数最小，由图象可知，此时U2＝2V，电路中的最小电流I小＝0.2A，则滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝10Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：U＝I小(R1+R2)＝0.2A×(R1+10Ω)﹣﹣②；
由①②可解得：R1＝5Ω，U＝3V，则R1与R2的最大阻值之比：R1：R2＝5Ω：10Ω＝1：2；
(2)电路中的最大总功率：P大＝UI大＝3V×0.6A＝1.8W。
答案是：1：2；1.8。
知识点三：动态电路电流热效应
【典例分析】
13. 如图，电源电压不变，R1、R2是两个相同的电阻，当闭合开关S1，断开S2、S3，通电20min，电路产生的热量为Q；同时闭合S2、S3，断开S1，若要产生相同的热量Q，则需通电 ( )
A．5min B．10min C．20min D．40min
【答案】A
【解析】
由题知，R1、R2是两个相同的电阻，若R1=R2=R，
由图可知，当闭合开关S1，断开S2、S3时，两电阻串联，总电阻为2R，
电源电压不变，由焦耳定律可得，通电20min电路产生热量，
闭合S2、S3，断开S1时两电阻并联，总电阻为，产生相同热量，则：，
×20min，所以t=5min．
【真题操练】
14. 如图电路中，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，此时电压表的示数始终为6V，则滑动变阻器R2连入电路的阻值为______Ω，通电1min电阻R1产生的热量为__ ____J。
【答案】20 72
【解析】
[1]由图知，S断开时，只有变阻器R2连入电路；S闭合时，R1和R2并联，电流表测电路中电流，电压表测电源电压。所以电源电压U=6V，开关S由断开到闭合时，电流表的示数由0.3A变化到0.5A，所以通过R2的电流为0.3A，由并联电路特点和欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的阻值为
[2]由并联电路电流特点可得，通过R1的电流为
通电1min电阻R1产生的热量为
知识点四：多档位问题
【典例分析】
15. 如图所示的一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗的电路原理图，它是利用__来工作的。分析电路图，当闭合开关S1、断开开关S2时，电熨斗处于__挡(选填“高温”或“低温”)。
【答案】电流的热效应 低温
【解析】
[1]电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的。
[2]由电路图知，开关S1闭合、S2断开时电路为R1的简单电路，开关S1、S2均闭合时R1与R2并联，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，当闭合开关S1、断开开关S2时，电路的总电阻最大，由可知，电路的功率最小，电熨斗处于低温挡。
【真题操练】
16. 如图是某品牌电吹风的电路图，其铭牌上标有“220V，1100W”的字样．该电吹风有“冷风”和“热风”两个档位，测得电热丝的电阻为48.4Ω．当电吹风正常工作时：
(1)吹冷风时，电动机的功率是_____W；
(2)吹热风时，2min电热丝产生的热量为_____J．
【答案】100 1.2×105
【解析】
(1)电热丝工作时，其发热功率P发热==1000W
当电吹风吹热风时，电动机和电阻丝并联、同时工作，已知P总=1100W，
则电动机的功率PM=P总﹣P发热=1100W﹣1000W=100W
无论吹热风还是吹冷风，电动机两端电压不变(等于电源电压)，电动机的功率不变；
所以吹冷风时，电动机的功率仍然是100W．
(2)由P=可得，吹热风2min电热丝产生的热量Q=W=P发热t=1000W×2×60s=1.2×105J
10. 甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的5倍，甲、乙产生的热量之比是4∶5，则通过甲、乙两段导体的电流之比是 ( )
A．2∶5 B．4∶25 C．5∶2 D．4∶1
【答案】A
【解析】
根据焦耳定律Q=I2Rt可知
则通过甲、乙两段导体的电流之比
故选A。
11. 如图所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S，滑片P移至最左端，电流表的示数为0.6A，滑片P移至最右端，电压表的示数为4V，则电源电压为______V，定值电阻的阻值为______，滑片P在最左端与在最右端时，定值电阻在相同的时间产生的热量之比为_ _____。
【答案】6 10 9∶1
【解析】
[1][2]由电路图可知，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流。滑片P移至最左端时，电路为的简单电路，此时电路中的电流，由可得，电源的电压
①
滑片P移至最右端时，接入电路中的电阻，此时电压表的示数，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压
②
由①②可得
，
[3]滑片P在最左端与在最右端时，由可得，定值电阻R1在相同的时间产生的热量之比
12. 如图所示电路中，电源电压为6V，电阻R1、R2的阻值分别为12Ω和6Ω闭合开关S，则：
（1）电流表的示数是多少？
（2）求电阻R2在1min内消耗的电能；
（3）断开S，将电阻R2拆下，再将最大阻值为30Ω的滑动变阻器R3接入剩余电路中，重新闭合S，移动滑片，记录电流表示数如下表所示。
①表中有1个数据记录错误，该数据是______；
②请根据表中数据判断R1与R3的连接方式并简述理由。
序号
1
2
3
电流（A）
0.12
0.25
0.40
【答案】0.12。
【解析】（1）闭合开关S，两只电阻R1、R2并联，电流表测量通过R1的电流。
电流表的示数为I1===0.5A；
（2）电阻R2在1min内消耗的电能为W2=•t=×60s=360J；
（3）假设R1与R3并联，由于R1阻值、两端电压都不变，所以滑片移动对R1支路无影响，也就是电流表示数应该不变；
但已知滑片移动过程中电流表示数变化，所以是R1与滑动变阻器串联；
在第一组数据中，电流表的示数是I=0.12A，已知电源电压为U=6V，
因为I=，所以电路总电阻为R===50Ω，而滑动变阻器即使全部接入电路，电路总电阻最大为R实=R1+R3=12Ω+30Ω=42Ω＜50Ω，所以第一组数据就是错误的。
答：（1）电流表的示数是0.5A；（2）电阻R2在1min内消耗的电能为360J；（3）①0.12；②串联；如果并联，滑片移动电流表示数不变。
13. 如图所示为小明设计的电烙铁工作电路，电烙铁可处于正常工作和预热两种状态，电烙铁上标有“220 V 40 W”的字样，R0为定值电阻。
(1)电烙铁是利用电流的 效应工作的。
(2)电烙铁正常工作时功率为40 W，暂时不用时的预热功率为10 W，则R0的阻值为 Ω。(设电烙铁的电阻不随温度的变化而变化)
(3)生活中使用的电烙铁，其烙铁头是一种合金。所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态。下表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下)，其中难以与表中其他金属形成合金的是 。
【答案】(1)热 (2)1 210 (3)锌；
【解析】(1)电烙铁在工作时，主要将电能转化为内能，产生热量，故是利用了电流的热效应； (2)由电路图可知，开关S接2时，电路为电烙铁的简单电路， 由P= U2 /R 可得，电烙铁的电阻： R= U2 / P = (220V)2 /40W =1210Ω， 开关S接1时，电烙铁和R0串联， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由P=I2R可得，电路中的电流： I= ⎷(PR′ / R) = ⎷(10W /1210Ω) = 1/11 A， 由I= U / R 可得，电路中的总电阻： R总= U/ I = 220V / (1/11 A) =2420Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R0的阻值： R0=R总-R=2420Ω-1210Ω=1210Ω； (3)合金是不同种金属在熔化状态下形成的一种熔合物，即两种金属都成为液态时进行混合； 由于金属锌的沸点低，小于其它金属的熔点，因此锌和其它金属无法完成液态时混合；
14. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
【答案】180 1.5
【解析】
[1]根据可知，小风扇正常工作消耗的电能是
[2]正常工作时电流为
则电动机线圈产生的热量为
15. 小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位。如图所示是其内部简化电路，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压不变。
(1)当S1置于b端，S2断开时，电烤箱处于______(选填“高”、“中”或“低”)档位；
(2)电烤箱处于中档位时的功率为______W；
(3)电烤箱在高档位工作5min时消耗的电能为______J。
【答案】低 1000 4.5×105
【解析】
(1)[1]由电路图可知，当开关S1置于a端、S2闭合时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位；当S1置于b端，S2断开时，两电阻串联，此时总电阻最大，由可知，电烤箱处于低档位。
(2)[2]由图可知，开关S1置于b端，S2闭合时，只有R1接入电路，电烤箱处于中档位工作，此时电烤箱的功率为
(3)[3]当开关S1置于a端、S2断开时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位，电烤箱在5min=300s内消耗的电能为
16. 如图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
(1)开关置于2时，水龙头放出的水是______(选填“冷”、“温”或“热”)水。此时电路中的电流是______A。
(2)R2的电阻是______Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
【答案】温 10 60.5
【解析】
(1)[1]当开关置于2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据
可知，此时功率最小，可见放出的是温水。
[2]此时电路中的电流为
(2)[3]只有开关置于3时，R2才接入电路，且水龙头放出的是热水，此时R2的电功率为
由公式可得R2的阻值为
17. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”。现在市场上流行如图甲所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图乙所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示，求：
(1)电饭锅的最大电功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)30min内电饭锅产生的热量。
【答案】(1)660W；(2)220Ω；(3)9.9×105J
【解析】
解：(1)由图丙可知，通过电饭锅的最大电流为3A，则电饭锅的最大电功率
P大=UI大=220V×3A=660W
(2)由图乙可知，当开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最大(大于并联时的总电阻)，电路的总电流最小，即I小=2A；当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总电流最大，且I大=3A；因并联电路中各支路独立工作、互不影响，则通过R1的电流不变(始终为2A)，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则通过R2的电流
I2=I大﹣I小=3A﹣2A=1A
因并联电路中各支路两端的电压相等，由可得，电热丝R2的阻值
(3)由图丙可知，电路中的电流I大=3A和I小=2A时工作的时间均为t=15min，则30min内电饭锅产生的热量
18. (2020·北京四中中考模拟(适应性测试))某家用电暖器有三档调温，其外观如图甲所示，其简化电路图如图乙所示。当闭合开关S、S1时，电路的电功率P1为880W，当闭合开关S、S1和S2时，干路中的电流为10A。求：
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流I1；
(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率P2；
(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能。
【答案】见解析
【解析】设电源两端电压为U，因为是家庭电路，则U=220V；
(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流：I1==4A；
(2)设通过R2的电流为I2，根据并联电路电流的规律得到通过R2的电流：I2=I- I1=10A-4A=6A，
电路电功率：P2= I2U=6A×220V=1320W；
(3)最高档就是开关S、S1和S2都闭合，两个电阻并联，高档位的功率：P=UI=220V×10A=2200W=2.2kW，
2小时消耗的电能：W=Pt=2.2kW×2h=4.4kW·h。
答：(1)只闭合开关S、S1时电路中的电流是4A；(2)只闭合开关S、S2时，电路的电功率是1320W；(3)调至最高档发热功率工作，2小时消耗的电能是4.4kW·h。
10. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
【答案】C
【解析】
在1min内电动机消耗的电能
W=UIt=6V×2A×60s=720J
电动机产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×0.5Ω×60s=120J
故选C。
11. 电阻R1>R2，若下列四种接法均接在同一电源，相同时间内电流做的总功最大的是 ( )
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】
根据可知，电阻两端电压相同，当总电阻最小时做功最多，而两电阻并联时总电阻小于任一电阻值。
故选D。
12. 将白炽灯泡L1“3V 1.2W”和白炽灯泡L2“3V 0.6W”并联接在3V的电路中，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热__________J。
【答案】108
【解析】
两灯泡并联接在3V的电路中，由并联电路的电压特点可知，此时两灯的电压均为3V，因灯泡在额定电压下才能正常发光，所以，两个都能正常发光，通电1min，则两灯泡产生的总焦耳热
Q=W=Pt=(1.2W+0.6W)×60s=108J
13. 如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
【答案】S1 6.9×105；
【解析】由题可知，R1＜R2； 闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，电路中电阻最大，根据P= U2 / R 可知，功率最小，电暖器处于第一档； 闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，电路电阻较大，根据P= U2 /R 可知，功率较大，电暖器处于第二档； 闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电路中电阻最小，根据P= U2 / R 可知，功率最大，电暖器处于第三档； 工作时间t=10min=600s， 电暖器在第二档正常工作10min产生的热量： Q=W=P2t=1150W×600s=6.9×105J；
14. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图甲所示，灯泡L标有“20V 8W”的字样，把它与滑动变阻器R′串联接入电路，电源电压恒为25V，灯泡L的I﹣U图象如图乙所示。求：
(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能；
(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为多少？滑动变阻器消耗的电功率为多少？
【答案】见解析
【解析】(1)已知灯泡的额定电压为20V，由图象知，当灯泡的电压为U额＝20V时，通过的电流I额＝0.4A，
由于串联电路电流处处相等，所以电路中的电流为I＝I额＝0.4A，
此时整个电路1min内消耗的电能：W＝UIt＝25V×0.4A×1×60s＝600J；
(2)由图象知，当灯泡实际功率P实＝3W时，U实＝10V，I实＝0.3A，
滑动变阻器两端的电压：U′＝U﹣U实＝25V﹣10V＝15V，
通过的电流为I′＝I实＝0.3A，
由I＝可得，滑动变阻器连入电路的电阻值：R′＝＝＝50Ω；
滑动变阻器消耗的功率：P′＝U′I′＝15V×0.3A＝4.5W。
答：(1)当灯泡L正常发光时，整个电路1min内消耗的电能为600J；(2)移动滑动变阻器的滑片P，使灯泡L消耗的实际功率为3W，滑动变阻器连入电路的电阻值为50Ω；变阻器消耗的电功率为4.5W。
15. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】(1)30V；(2)216J；(3)6：25．
【解析】
(1)由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
(2)当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J；
(3)当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由(2)可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：
；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
16. 龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：
(1)PTC电阻是由______材料制成的；
(2)电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率______；
(3)电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为80%，求：电动机线圈电阻______。(不计机械摩擦损耗的能量)
【答案】半导体 720W
【解析】
(1)[1]由图乙可知，PTC电阻的阻值随温度的变化而变化，是由半导体材料制成的。
(2)[2]由图乙可知，PTC电阻的最小阻值为10Ω，此时电热丝支路的总电阻最小，该支路中的电流最大，电热丝的发热功率最大，因串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，电热丝支路中的电流
则电热丝的最大发热功率
(3)[3]电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能
由可得，输出的机械能
电流通过电动机线圈电阻产生的热量
由可得，电动机线圈的电阻
17. (2020·山东淄博市·中考真题)如图是探究电流通过导体时产生热量与电流的关系实验装置。烧瓶中煤油的质量为200g，电阻丝R的阻值为20Ω。电路中电源电压为12V且保持不变，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.5A时，通电5min观察到烧瓶中煤油的温度从25℃升高了3℃。[c煤油＝2.1×103J/(kg•℃)]求：
(1)滑动变阻器连入电路的阻值。
(2)煤油吸收的热量。
(3)电阻丝的加热效率。
【答案】(1)4Ω；(2)1260J；(3)84%
【解析】
(1)由欧姆定律可得电路中的总电阻为
滑动变阻器连入电路的阻值为
(2)煤油吸收的热量为
(3)电阻丝放出的热量为
电阻丝的加热效率为
18. (2020·广东省佛山市南海区石门实验中学中考一模)某型号热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1100W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
l100W
保温时的功率
44W
(1)在加热档正常工作时，电路中的电流是多少
(2)电热丝R0、R的阻值多大？
(3)已知热水壶的加热效率为80%，在一标准大气压下把一满壶水从20℃烧开需要多长时间？(小数点后保留1位小数，c水＝4.2×103J(kg•℃))
【答案】
【解析】(1)由表格数据可知，加热时的功率为1100W，
由P＝UI可得加热档正常工作时，电路中的电流：I加热＝＝＝5A；
(2)由图知S接2时只有R0接入电路，电路中电阻最小，功率最大，为加热状态，
由P＝可得R0的阻值：R0＝＝＝44Ω，
S接1时两电阻串联，电路中电阻最大，功率最小，为保温状态，
则总电阻：R总＝R0+R＝＝＝1100Ω，
所以R的阻值：R＝R总﹣R0＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω；
(3)水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/kg•℃×2kg×(100℃﹣20℃)＝6.72×105J；
热水壶放出的热量：Q放＝＝＝8.4×105J，
因为电流所做的功W＝Q放＝Pt，
所以加热所用的时间：t＝＝≈763.6s。
10. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
【答案】AD
【解析】
A、对蓄电池充电时，蓄电池消耗了电能，蓄电池相当于电路中的用电器，故A正确；
B、电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能和小部分内能，故B错误；
C、电动机正常工作lmin，电流通过线圈所产生的热量：
，故C错误；
D、电动机正常工作lmin，消耗的电能： ，故D正确．
故选AD．
11. 某电动小汽车，以两节干电池做电源，工作时的电流为1A，电动机线圈电阻为0.5Ω，2min内电动机产生的热量是__ _J，电动机输出的机械功是__ _J。
【答案】60J 300J
【解析】
[1]2min内电动机产生的热量
Q=I2Rt=(1A)2×0.5Ω×2×60s =60J
[2]电源电压为
U=2×1.5V=3V
这台电动机正常工作2min消耗的电能
W=UIt=3V×1A×2×60s=360J
输出的机械能
W机械=W−Q=360J−60J=300J
12. 在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换。饮水机工作时功率与时间的关系图像如图乙所示。求:
(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
【答案】(1)6.6×105 J (2)1 A (3)110 Ω；
【解析】由图乙知，高档功率P高=660W=0.66kW，t1=10min= 1 / 6 h； 低档功率P低=220W=0.22kW，t2=20min= 20 / 60 h= 1 / 3 h； 30min内电路消耗的总电能： W=W1+W2=P高t1+P低t2 =0.66kW× 1/6 h+0.22kW× 1/3 h = 11/60 kW•h= 11/60 ×3.6×106J =6.6×105J； (2)由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P= U2 / R 可知，电功率较大，为“高档”； 当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P= U2 / R 可知，电功率较小，为“低档”； 由P=UI可得通过R1的电流： I1= P低 / U = 220W / 220V =1A； (3)从“低档”到“高档”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率： P2=P高-P低=660W-220W=440W， 由P= U2 / R 可得： R2= U2 /P2 = (220V)2 /440W =110Ω。
13. 小华家新买了一个电动吹风机，其简化电路如图所示，电源电压为220V。闭合S1时，电动机工作，吹风机吹冷风，电动机的功率为110W；再闭合S2，电动机与电热丝并联，吹风机吹热风，电路的总电流是4.5A．请你通过计算回答：
(1)吹冷风时电路中的电流是多少？
(2)电热丝的电阻是多少？
(3)吹热风时，10s内电热丝产生的热量是多少？
【答案】(1) 0.5A；(2)55Ω；(3)8800J
【解析】
(1)由公式P=UI得，吹冷风时电路中的电流
(2)S1、S2都闭合时，电动机与电热丝并联，所以通过电热丝的电流
由欧姆定律得，电热丝的阻值
(3)10s内电热丝产生的热量
答：(1)吹冷风时电路中的电流是0.5A；
(2)电热丝的电阻是55Ω；
(3)10s内电热丝产生的热量8800J。
14. (2020·河南省商丘市第一中学中考二模)某型号电饭锅有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于__________(填“保温”或“加热”)状态，如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量大小为___________kW·h。
【答案】加热；0.13。
【解析】(1)由甲图可知，开关S接触点1时，只有R1连入电路中，S接触点2时，两电阻串联;
电源电压一定，由可知，开关接触点1时，电路的电阻较小，功率较大，电饭煲处于加热状态；
(2)由乙图象知，横坐标表示工作时间，纵坐标表示电饭煲的电功率，阴影部分面积S=Pt=W，
即阴影部分表示的是电功，大小为：
。
15. (2020·安徽中考必刷卷•名校内部卷一)小明家有220V、1500W的电热水器，将其单独连接在电路中，发现电能表(标有“3000r/kWh”字样) 上的铝盘121s内转了125转，他家的实际电压为 Ⅴ。(电热水器内电阻丝的阻值不变)
【答案】200。
【解析】根据电能表铭牌“3000r/kWh”可知125转对应的电能为：。
220V、1500W的电热水器的电阻为：；
根据电能公式可知，此时电压为：。
16. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
【答案】B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【解析】
(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得
电热丝的电流
电热丝产生的热量
17. (2020•东莞市一模)虽然疫情有了好转，但学生仍不能返校正常上课，小时必须呆在家中隔离，一天早晨他起来用电热饭盒热早餐，发现电热饭盒具有高温、低温两挡，如图甲所示，简化电路如图乙所示，高温挡电功率为242W，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
(1)R1和R2的阻值是多少Ω？
(2)高温挡加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜的温度升高多少℃？[饭菜的比热容取3×103J/(kg•℃)]
(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率是多少W？
【答案】
【解析】(1)开关S接2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热饭盒处于高温挡，
由P＝UI=U2R可得，R1的阻值：R1=U2P高=(220V)2242W=200Ω，
则R2的阻值：R2＝4R1＝4×200Ω＝800Ω。
(2)高温挡加热5min消耗的电能：W＝P高t＝242W×5×60s＝7.26×104J，
不计热量损失，则饭菜吸收的热量：Q吸＝W＝7.26×104J，
由Q吸＝cm△t可得，1kg饭菜升高的温度：△t=Q吸cm=7.26×104J3×103J/(kg⋅℃)×1kg=24.2℃；
(3)如果实际电压是200V，低温档工作时的实际功率：P低实=U实2R1+R2=(200V)2200Ω+800Ω=40W。
答：(1)R1和R2的阻值依次为200Ω、800Ω；(2)高温档加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜升高的温度是24.2℃；(3)如果实际电压是200V，低温档工作时的实际功率是40W。
18. (2020·江西省中等学校招生考试模拟)某同学选用规格为“12V、6W”的灯L、定值电阻R1(12Ω)及规格为“24Ω、2A"的滑动变阻器R0等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S2，且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯L正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。
求：(1)电源电压；
(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率；
(3)该电路在1min内消耗的最小电能。
【答案】见解析
【解析】(1)当闭合开关S、S2且滑动变阻器的滑片P移至a端时，灯泡单独接在电源两端，小灯泡正常发光，UL=12V，所以电源电压U=UL=12V；
(2)三个开关都闭合时，滑动变阻器的滑片P滑到a端时，R0的阻值为0，电阻R1与L并联，R的功率P1===12W，电路消耗的总功率P=PL+P1=6W+12W=18W；
(3)当闭合S、S1滑动变阻器的滑片P移至b端时，灯L和变阻器的最大阻值串联，此时的电阻最大，消耗的电能最小，灯泡的电阻RL===24Ω，
电路在1min内消耗的电能：W最小==X60s=180J。
答：(1)电源电压为12V；(2)当三个开关都闭合，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电路消耗的功率是18W；(3)该电路在1min内消耗的最小电能是180J。
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