浙教版科学中考复习优中选优-物理-第35节-电热器和焦耳定律
一、填空题
1．（2023九上·金华期中）某同学观察到12月底他家电能表如图所示，电能表是测量 的仪表。该同学观察到当他家里只有一台电热水器工作时，这个电能表上的转盘在3min内转过了300转，则这台热水器的实际功率是 W。
【答案】电功；2000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据电能表的用途解答；
（2）首先根据W=计算热水器消耗的电能，再根据计算热水器的电功率。
【解答】（1）电能表是测量电功的仪表；
（2）热水器消耗的电能：W==；
则热水器的电功率：。
2．（2023·鄞州模拟）小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换，保温箱及加热器的部分参数如表所示，保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量至少需要加热 秒。
物理量 参数
加热器 工作电压 220V
中温挡功率 110W
低温挡功率 44 W
电阻R3 440Ω
加热效率η 80%
保温箱 空气质量m 1.5 kg
空气比热容c 0.8×103 J/(kg·℃)
【答案】150
【知识点】热量的计算；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】
当加热器处于高温档位时，，P2=110W，故P=110W+110W=220W.
，
所以，所以时间。
【分析】电源电压为220V，功率。当旋转开关S触点1连接2时，R1与R2串联，此时加热器处于低温档位；当旋转开关S触点O连接2，1连接3时，R1被短路，电路中只有R2，此时加热器处于中温档位；当旋转开关S触点O连接3，1连接4时，R2与R3并联，此时加热器处于高温档位；
二、单选题
3．(2022·自贡)小王随父母去自贡江姐故里进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为60000 mAh，充电电压为5V，充电时剩余电量为0，于是她关闭家中其他用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过（ ）
A．120r B．200r C．300r D．1000 r
【答案】C
【知识点】电功计算公式的应用；电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】首先根据W=UIt计算充电宝充满电消耗的电能，再根据计算电能表的转数。
【解答】根据题意可知，充电宝充满电消耗的电能为W=UIt=5V×60A×3600s=1.08×106J=0.3kW·h；
根据得到：；
解得：n=300r。
故选C。
4．（2023九上·龙湾月考）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝的电阻小于电热丝的电阻。同时闭合和，经过相同时间后，对电路的分析正确的是（ ）
A．两端的电压大于两端的电压
B．流过的电流小于流过的电流
C．产生热量大于产生热量
D．与串联，处于保温档
【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）；常用电热器
【解析】【分析】并联电路电压相等，纯电阻电热计算由焦耳定律Q=I2Rt=U2t/R计算。
【解答】A.两金属丝并联， 两端的电压等于两端的电压，A错误；
B. 根据欧姆定律，流过的电流大于流过的电流，B错误；
C.电热丝的电阻小于电热丝的电阻，金属丝两端电压相等。根据Q=I2Rt=U2t/R可得 产生热量大于产生热量，C正确；
D. 同时闭合和 ， 与并联，功率最大，处于加热档 ，D错误；
故答案为：C。
5．（2023九上·镇海区期中）现有“9V6W”的灯泡L和“9V3W”的灯泡L2，将它们分别如图甲、乙方式接入电路中，电源1和电源⒉两端电压均为9V。不考虑灯丝电阻的变化，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．乙图中两灯均能正常发光
B．乙图中两灯功率之比PL1：PL2为2：1
C．甲图中，灯L1和L2中的电流之比IL1：IL2为2：1
D．乙图中，灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为2：1
【答案】C
【知识点】电器的电功率
【解析】【分析】串联分压，电阻大的用电器电压大，功率大；并联分流，电阻大的用电器电流小，功率小。
【解答】A.两灯串联分压，每个电压均不能达到9v，都不能正常发光，A错误；
B. “9V6W”的灯泡L1，电阻为13.5欧，“9V3W”的灯泡L2电阻为27欧，乙图中两灯串联分压，分压之比等于电阻电阻之比， 灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为1：2，电流相等，功率之比PL1：PL2为1：2 ，B错误；
C. 甲图中，灯L1和L2中的电压相等，电阻之比为1：2，根据欧姆定律， 灯L1和L2中的电流之比IL1：IL2为2：1 ，C正确；
D.由B分析知， 灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为1：2，D错误；
故答案为：C。
6．（2023九上·慈溪月考）超导是一种零电阻现象，用超导材料输送电能，可减少由于电阻引起的电能损耗。常温超导已成科研最高目标，最新研究己实现15贮超导(需要267GP的压力)，有了新突破。下列关系式可以解释超导减少电能损耗的是（ ）
A．I= B．W=UIt C．P= D．Q=I2Rt
【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据电流的热效应分析判断。
【解答】当电流经过导体时都会发热，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，使用超导体为导线时，导线的电阻几乎为零，那么电流产生的热量为零，从而减小电能损耗，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
7．（2023·定海模拟）2023年的植树节，我国利用无人机在沙漠地区播撒植物种子。如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量ΔE＝25J。已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A。下列说法不正确的是（ ）
A．无人机在上升过程中做加速运动
B．20s内电动机输出的机械能（升力所做的功）为1200J
C．所受空气阻力f为4N
D．该电动机的线圈电阻约为1.7Ω
【答案】C
【知识点】力的作用效果；能量的转化与守恒定律；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】本题主要考查物体的功能关系，并通过受力分析完成功能转化。
【解答】A.由于无人机是由静止竖直向上飞的，故其在上升过程中做加速运动；
B.W=F升xS=24NX50m=1200J，故B正确；
C.由能量守恒定律可知f·h+G·h+ ΔE =W升，所以；
D.20s内其所消耗的电能=25v·3A·20s=1500J
Q=W总-W升=1500J-1200J=300J
R=
故答案为：C
8．（2023·临安模拟）下列各图都是课本上的实验示意图，关于各实验的解释正确的是（ ）
A．甲图所示的实验中，两个电阻丝串联的目的是为了控制通过它们的电流、通电时间相同
B．乙图实验可以说明：物体的动能大小与高度有关。在其它条件相同时，高度越高，物体的动能越大
C．丙图所示实验中，若弹簧测力计沿斜面拉动物体匀速直线运动，弹簧测力计的示数等于物体受到的摩擦力
D．丁图所示实验可以说明做功可以改变物体的内能，气体对外做功时，管内气体内能增大
【答案】A
【知识点】二力平衡的条件及其应用；动能的影响因素；物体内能的改变方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】①根据串联电路的电流相等进行分析；
②根据影响动能大小的因素的知识判断；
③对斜面上的物体进行受力分析即可；
④改变物体内能的方法：做功和热传递，物体对外做功内能减少，温度降低。【解答】A.甲图所示的实验中，甲、乙两个电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和时间相等，故A正确；
B.在实验中改变小球滚下的高度，是为了使小球到水平面的速度不同，此实验是为了探究动能和物体速度的关系。故B错误；
C.在测量摩擦力时，若沿斜面拉动物体做匀速直线运动，由于重力沿斜面的分力作用，则此时拉力不等于摩擦力，故C错误；
D.在拉动绳子时，克服摩擦做功，使金属管和管内空气的内能增大，温度升高；当金属管内部空气对外做功，将塞子冲出时，内能减少，温度降低，故D错误。
故选A。
9．（2023·宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大
B．电源电压为12V
C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W
D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律即可判断电路中的电流变化，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变化；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象读出最大和最小电流值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，并求出R1的阻值和电源电压；
（3）根据P=I2R即可求出R1的电功率变化范围；
（4）根据Q=I2Rt即可求出R1产生的热量。【解答】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
A.R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知断电路中的电流变大，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变小，故A错误；
B.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象可知最大和最小电流分别为I最小=0.2A；I最大=0.6A，
由及串联电路的电压规律可得：
U=I最小（R1+R2）=0.2A×（R1+60Ω） ①；
U=I最大R1=0.6A×R1 ②，
解①②得：R1=30Ω，U=18V，故B错误；
C.P1最小=I最小2R1=（0.2A）2×30Ω=1.2W；P1最大=I最大2R1=（0.6A）2×30Ω=10.8W；
所以，R1的电功率变化范围是1.2～10.8W，故C正确；
D.R1产生的热量Q1=I最大2R1t=（0.6A）2×30Ω×120s=1296J，故D错误。
故选C。
10．（2023九上·拱墅期末）小乐猜想：“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”，于是设计了如图所示的装置①和②，先将电阻丝（R1＜R2）分别装入规格相同的烧瓶中，然后将带有相同的玻璃管的塞子塞紧烧瓶，玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连；实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（ ）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球丙、丁的体积变化
C．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
D．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法的要求分析判断；
（3）（4）比较各个电阻产生热量的多少，从而判断气球体积的大小变化即可。
【解答】根据题意可知，电阻产生的热量越多，则烧瓶内气体温度越高，那么气球的体积越大。
A.探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同而改变电流的大小，而甲和乙中两个电阻串联电流相同，而电阻不同，故A错误；
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系，需要控制电流大小和时间相同，改变电阻大小，因此可以比较甲和乙气球的体积变化，故B错误；
CD.甲和乙中两个电阻串联，通过的电流相等，根据Q=I2Rt可知，乙中电阻产生的热量多，即Q乙＞Q甲。丙和丁中两个电阻并联，它们的电压相等，根据可知，丙中电阻产生的热量多，即Q丙＞Q丁。①和②中电源电压相等，则丁的电阻两端的电压肯定大于乙的电压，根据可知，丁产生的热量大于乙产生的热量，即Q丁＞Q乙。比较可知，产生热量最多的是丙，则体积变化最大的是丙气球，故C正确，D错误。
故选C。
三、实验探究题
11．（2023九上·余姚月考）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度；
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安；
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 ▲ ；
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关
数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、I2的数据如图丙：
（1）将步骤③补充完整；
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像；
（3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由： 。
【答案】（1）温度计示数
（2）
（3）不合理，R1、R2阻值不同，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，据此分析解答。
（2）根据Q吸=cmΔt和焦耳定律Q=I2Rt得出Δt与I2的关系，然后画出图像；
（3）注意分析开关切换时电流值是否发生改变即可。
【解答】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，因此步骤③为：将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度（温度计的示数）；
（2）根据Q吸=cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示：
；
（3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。
12．（2023·杭州模拟）科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 。
（2）实验中通过 （选填“加热时间”或“玻璃管内液面的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）分析图乙，可得出的结论是 。
（4）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 。
【答案】（1）秒表、刻度尺
（2）玻璃管内液面的变化
（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
（4）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据实验目的确定要测量的物理量，据此确定需要的测量工具；
（2）根据甲图可知，电阻丝产生的热量越多，则液体的温度越高，玻璃管内液体的液面越高；
（3）根据图乙，确定相同的因素和不同的因素，根据控制变量法的要求描述结论；
（4）根据Q=cm△t可知，当质量相同的物质吸收相同的热量时，比热容越小，温度变化越大，则实验现象越明显，据此分析解答。
【解答】（1）在探究影响电流热效应的因素的实验中，要测量电流的大小，还要测量通电时间和液面上升的高度，因此除了电流表，还需要秒表和刻度尺。
（2）实验中通过玻璃管内液面的变化来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）根据图乙可知，两个电阻丝串联，则通过它们的电流相等。当通电时间相同时，B液面比A液面升高的更多，那么得到结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
（4）我赞同小明的建议，理由：空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。
四、解答题
13．（2023九上·龙湾月考）如图所示是研究“电流产生热量大小跟电阻大小关系”的实验。现两个相同的烧瓶中均装入50克的煤油，两个烧瓶中电阻丝阻值不同，电阻丝甲阻值为5欧，甲乙两个烧瓶中煤油初始温度均为20℃。当闭合开关后，电流表读数为0.8安，经过200秒的时间，观察、记录两个烧瓶中煤油的温度变化。假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变，已知煤油的比热容c=2.1×103焦/（千克·℃）。
（1）若电阻丝乙阻值大于电阻丝甲，你预测“两个烧瓶中煤油的温度变化”的结果是 。
（2）请利用实验数据列式计算来验证你的猜想结果：
①200秒内，烧瓶甲中电阻丝产生的热量。
②200秒后，烧瓶甲中煤油的温度。（结果保留一位小数）
（3）若要利用上述实验器材继续研究“电流产生热量大小跟电流大小关系”，在上述实验结束后，接下来实验操作应该是 。
【答案】（1）两个烧瓶内的煤油温度都上升，乙瓶煤油温度比甲瓶煤油高
（2）解：①Q=I2Rt=(0.8A)2*5Ω*200s=640J
②Δt=Q/Cm=640J/2.1×103J/(Kg·℃)*0.05Kg=6.1℃
t=t0+Δt=20℃+6.1℃=26.1℃
（3）断开开关，待煤油温度下降至初温状态后，再移动滑动变阻器滑片，闭合开关，记录电流表示数，经过200s后，记录温度计的温度。
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】用控制变量法探究“电流产生热量大小跟电阻大小关系”，实验中每次只能有一个变量，结合焦耳定律求解。
【解答】（1）两个电阻丝串联，电阻越大则分压越多，电流相同，根据电功率公式可得电阻大功率更大，产生电热越多，温度升高越明显；
（2） ① 根据焦耳定律求解电阻丝产生的热量。 ② 根据热量计算公式可得煤油温度。
（3）研究“电流产生热量大小跟电流大小关系”，变量是电流，其他影响电热因素如时间以及电阻大小保持相同，通过移动滑动变阻器滑片改变电路电流大小。
14．（2022·婺城模拟）小明家有一台额定电压为220V的加湿器，说明书上的电路图为图甲，R1、R2为发热电阻，且R2=3R1，S为旋转型开关。1、2、3、4为触点，通过旋转开关s可实现”关”“低挡”“高挡”之间的转换(低挡为小功率加热，高挡为大功率加热)，其高挡功率为440W。
（1）高挡工作时，电路中的电流为多大？
（2）加湿器处于低挡时的电功率为多大？
（3）加湿器的P-t关系图像如图乙所示，加湿器工作30分钟消耗的电能为多少？
【答案】（1）解：高挡工作时，电路中的电流I==2A
（2）解：R1==110Ω
R2=3R1=3×110V=330Ω
加湿器处于低挡时，电阻R1、R2串联接在电路中，此时的电功率．
P低==110W
（3）解：从图乙可以看到，0~10min内加湿器处于高挡，10~30min内加湿器处于低挡，加湿器工作30min消耗的电能，
W总=P高t1+P低t2=440W×600s+110W×1200s=3.96×105J
【知识点】电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算；电功率；常用电热器
【解析】【分析】（1）已知加湿器的高挡功率，根据P=UI求出高挡工作时，电路中的电流；
（2）由电路图可知，旋转开关接2、3触点时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，根据P=UI=可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，加湿器处于低挡；当旋转开关接3、4触点时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，根据P=UI=可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，加湿器处于高挡；根据P=UI=求出R1的阻值，进一步求出R2的阻值，再根据串联电路电阻规律和P=UI=求出加湿器处于低挡时的电功率；
（3）由图乙可知，加湿器工作30min内高挡工作的时间和低挡工作的时间，根据P=求出加湿器工作30分钟消耗的电能。
15．（2023·杭州模拟）如图甲所示某种智能型电饭锅，有加热、保温、断电的功能。内部简化的电路如图乙所示，开关S可根据设定在“1”、“2”、“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。
（1）据图乙可知，温控开关S与触点 （选填“1”、“2”或“3”）接触时，电饭锅处于保温状态。
（2）电阻R2＝ Ω。
（3）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将初温是20℃的多少质量的水烧开？（在一个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），计算结果保留1位小数。）
【答案】（1）2
（2）423.5
（3）解：加热Q1＝P加热t＝800W×10×60s＝4.8×105J；
保温Q2＝P保温t＝100W×10×60s＝6×104J；
总热量：Q总＝4.8×105J+6×104J＝5.4×105J，
由η＝ 得Q吸＝ηQ总＝80%×5.4×105J＝4.32×105J
由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：
m＝
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据公式比较开关在不同情况下时的总功率大小，从而确定对应的工作状态。
（2）当电饭锅处于加热状态时，只有R1工作，根据计算R1的阻值。当电饭锅处于保温状态时，两个电阻串联，根据计算出总电阻，再根据R2=R总-R1计算即可；
（3）根据丙图确定加热和保温的时间，然后根据Q=Pt分别计算加热和保温阶段消耗的电能，再将两个热量相加得到一次产生的总容量。接下来根据 Q吸＝ηQ总 计算水吸收的热量，最后根据 计算被烧开水的质量。
【解答】（1）根据乙图可知，当开关接1时，只有R1工作，总电阻为R1；
当开关接2时，R1和R2串联，总电阻为R总；
那么R1根据公式可知，总功率P1>P总；
那么二者对应的状态分别为加热和保温状态。
（2）当电饭锅处于加热状态时，只有R1工作，
R1的阻值；
当电饭锅处于保温状态时，两个电阻串联，
此时总电阻；
那么R2的阻值为：R2=R总-R1=484Ω-60.5Ω=423.5Ω。
16．（2023·舟山）科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
【答案】（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；
控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，
选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】电磁继电器是电磁铁应用，可以利用低电压、弱电流控制高电压和强电流；功率是指电流在单位时间内所做的功，表示做功的快慢；P=I2R=U2/R=UI
【解答】（1）已知加热功率P=880W；R1===55Ω；答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）①从图中可以看出控制电路中的热敏电阻随着温度的升高而降低，所以当温度升高是时，控制电路中电阻变小，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，所以发热电阻不工作，所以①工作电路中的发热电阻R，应设计在a处。
②解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω；
故答案为：（1） 解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2） a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
17．（2023·温州模拟）豆芽发芽需要适宜的温度和湿度，市场上出现的豆芽机一般有在气温不同时自动加温和喷水的功能。具体功能如表：小鹿根据要求设计了图乙所示电路图，电路由控制电路和工作电路组成。
工作电路：工作电路电压U=220伏，加温电阻121欧姆、喷水水泵功率为80瓦。
控制电路：电源电压U0=6伏，定值电阻Ro=100欧，热敏电阻Rt放在外壳空气中，其阻值随温度的变化关系见图丙，设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在气温为15℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b。工作电路中，定时开关1控制喷水模式①(每1小时喷水一次)，定时开关2控制喷水模式②(每半小时喷水一次)，两种模式每次喷水持续10分钟。衔铁、线圈、开关和导线的电阻均忽略不计。
气温(运行模式) 加温装置 喷水装置
<15℃(冬季模式) 加温 喷水模式①
15℃-30℃(常规模式) —— 喷水模式
≥30℃(夏季模式) 不加温 喷水模式②
（1）请在表中补充豆芽机在常规模式运行时加温装置和喷水装置的工作情况 、喷水模式 。
（2）计算30℃时控制电路中的电流。
（3）计算冬季模式时，工作电路工作一天消耗的电能为多少？
【答案】（1）不加热；模式1
（2）30℃时R1=50Ω，R总=R0+R1=50Ω+100Ω=150Ω
I=U/R=6V/150Ω=0.04A
（3）P1=U2/R=(220V)2/121Ω=400瓦；P2=80瓦
t1=24小时，t2=24x（1/6）小时=4小时
W=Pt=0.4千瓦x24小时+0.08千瓦x4小时=9.92千瓦时
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】
注意分析控制电路电磁铁磁性强弱与工作电路的连接通断关系，注意计算过程中各物理量的对应关系，注意从图表中寻找对应的物理量的关系。
控制电路中热敏电阻和R0串联接入电路，由图丙可知当t=30℃时热敏电阻的阻值，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算通过控制电路的电流。
【解答】
（1）设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在气温为15℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b，故在常规模式运行时，衔铁a和衔铁b均不吸合。衔铁a不吸合时，加温电路断开，加温装置不工作，即不加热状态；衔铁b不吸合时，喷水电路连接定时开关1，所以为喷水模式①。
（2）如图丙所示，当温度为30℃时，热敏电阻R1的阻值是50Ω，根据串联电路计算出总电阻，应用欧姆定律计算电流I。
（3）根据表格可知，冬季模式加温装置工作，一天的工作时间为24小时，喷水模式为①，每1小时喷水一次，每次喷水持续10分，一天的工作时间为24次× 1/6小时=4小时。根据电压U=220V，电阻R=121Ω，计算相应的加热功率，利用W=Pt，算出两个工作装置消耗的电能。
18．（2023九下·杭州月考）图甲是一家用电暖器，有“低温”，“中温”，“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出），图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1为“低温”挡。请完成下列问题：
××牌电暖器
额定电压 220V
额定功率 低温挡 550W
中温挡 1100W
高温挡
频率 50Hz
（1）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？
（2）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？
（3）若某房间内空气质量为60kg，空气温度为10℃，设定空气的比热容为1.1×103J/（kg ℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少℃？
【答案】（1）解：闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路，由 可求“低温”挡正常工作时的电阻是：
R1＝ ＝ ＝88Ω；
答：“低温”挡正常工作时的电阻是88Ω；
（2）解：闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路，单独闭合S2为“中温”挡，高温挡为S1、S2同时闭合，R1、R2并联，
P高温＝P低温+P中温＝550W+1100W＝1650W，
根据P＝UI可得高温挡时正常工作的电流：
I＝ ＝ ＝7.5A，
答：“高温”挡正常工作时的总电流是7.5A；
（3）解：电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出的热量：
W＝P高温t＝1650W×20×60s＝1.98×106J；
空气吸收的热量：
Q吸＝ηW＝50%×1.98×106J＝0.99×106J；
由Q吸＝cmΔt可得，房间的空气温度升高：
Δt＝ ＝ ＝15℃。
答：可使此房间的空气温度升高15℃。
【知识点】电功计算公式的应用；电功与热量的综合计算；电器的电功率；常用电热器
【解析】【分析】（1）根据可得低温挡时R最大，高温档时R最小，闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路 ，根据带入计算即可。
（2）当S、S1、S2都闭合时是高温挡，R1和R2并联，S、S2闭合时是中温挡，R2单独接入电路，根据P高=P低+P中，可计算出P高，
再根据P=UI，即可算出电流I。
（3）根据W=Pt 可以计算出高温挡工作20分钟所放出的热量，放出热量的50%被房间内的空气吸收，可以得到W 50%=Q吸，
Q吸=cm t ，可以计算出房间中升高的温度 t。
19．（2023·鄞州模拟）如图为小明设计的可调温即热饮水机的部分结构示意图。该饮水机由供水箱、煮水箱和冷水箱三部分组成，调节电热丝片的阻值可设定所需水温。取水时，闭合开关S并设定好水温，阀门K打开，供水箱将50毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中（如表）。7秒后，电热丝R1、R2将煮水箱中的水加热至100℃，此时，K1、K2打开，即可从出水口获得相应温度的水。已知供水箱中水的温度恒为25℃，电源电压为220伏，电热丝R2的阻值为16.8欧。
设定水温/℃ 40 55 70 85 100
煮水箱中水的体积/毫升 10 20 30 40 50
冷水箱中水的体积/毫升 40 30 20 10 0
（1）即热饮水机是利用什么原理使水温升高的。
（2）若加热过程中的能量转化效率为90%，设定取水温度为40℃，则需调节电热丝R1的阻值为多少欧？（c水＝4.2×103J/（kg ℃））
（3）为了方便取水，小明在电热丝的不同位置上标定了不同的温度，结果如图所示。若小明调整取水量为25毫升，即供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中。请在图乙中用箭头重新标定取水温度为85℃的大致位置并简要说明理由？
【答案】（1）即热饮水机是根据电流的热效应工作的
（2）设定取水温度为40℃，进入煮水箱中水的质量为：m1＝ρ水V1＝1g/cm3×10cm3＝10g＝0.01kg，
水吸收的热量为：Q吸＝c水m1Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.01kg×（100℃﹣25℃）＝3150J，
由η＝ 可知，消耗的电能为：W1＝ ＝3500J，
由W＝ 可知，此时电路中的总电阻为：R总1＝ ＝96.8Ω，
此时需调节电热丝R1的阻值为：R1＝R总1﹣R2＝96.8Ω﹣16.8Ω＝80Ω
（3）取水25mL，温度为85℃时，进入煮箱中水的体积为：V2＝ ×40mL＝20mL；
由表格中数据可知，取水温度为55℃，进入煮水箱中水的体积为20mL，故供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中取水温度为85℃的大致位置标记应在55℃，如图所示（箭头处）：
【知识点】欧姆定律及其应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应；
（2）设定取水温度为40℃，根据可求出进入煮水箱中水的质量，根据Q吸=c水mΔt可求出水吸收的热量，根据可求出消耗的电能，根据可求出此时电路中的总电阻，根据串联电路电阻规律R1＝R总1﹣R2可求出此时需调节电热丝R1的阻值；
（3）取水25mL，温度为85℃时，根据表中数据可求出进入煮水箱中水的体积，从而判断供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中时水温度为85℃的大致位置。
20．（2022九上·镇海区期末）小明设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
【电路简介】
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭煲内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭煲内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
【快煮模式】闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
【保温模式】开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃～80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为 分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
【答案】（1）12
（2）闭合开关S、S1、S2，电路为R2的简单电路，电饭煲进入快煮模式，工作电路的电热丝在高功率状态下工作的时间为12min，R2消耗的电能W1＝ ×12×60s＝8.712×105J；
S1闭合，S2断开，R1、R2串联，工作电路的电热丝在低功率状态，电路中的电流I＝ ＝0.25A，
由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝低功率加热的时间t2＝t﹣t1＝24min﹣12min＝12min，
消耗的电能W2＝I2R2t＝（0.25A）2×40Ω×12×60s＝1800J；
电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能W＝W1+W2＝8.712×105J+1800J＝8.73×105J；
（3）当S2断开后，R2低功率工作，降温至110℃及以下，Sa始终闭合。继续降温至60℃时，Sb闭合，R1被短路，R2高功率工作，升温至80℃时，Sb断开，R1与R2串联，R2低功率工作，开始降温，如此往复，实现自动保温
【知识点】电功计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）根据丙图确定电热丝高功率工作的时间，然后相加即可。
（2）闭合开关S、S1、S2，电路为R2的简单电路，电饭煲进入快煮模式，根据公式 计算出消耗的电能。
S1闭合，S2断开，R1、R2串联，工作电路的电热丝在低功率状态，首先根据 流 计算出此时的工作电流，再根据 t2＝t﹣t1 计算出工作的时间，接下来根据公式 W2＝I2R2t 计算出消耗的电能，最后将两个电能相加即可。
（3）根据图像和图片，分析温度变化时开关的闭合和断开情况，确定电热丝的工作状态即可。
【解答】（1）根据丙图可知，电饭煲在24min快煮的过程中，电热丝以高功率加热的时间：
6min+（11-9）min+（16-14）min+（21-19）min=12min。
1 / 1浙教版科学中考复习优中选优-物理-第35节-电热器和焦耳定律
一、填空题
1．（2023九上·金华期中）某同学观察到12月底他家电能表如图所示，电能表是测量 的仪表。该同学观察到当他家里只有一台电热水器工作时，这个电能表上的转盘在3min内转过了300转，则这台热水器的实际功率是 W。
2．（2023·鄞州模拟）小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换，保温箱及加热器的部分参数如表所示，保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量至少需要加热 秒。
物理量 参数
加热器 工作电压 220V
中温挡功率 110W
低温挡功率 44 W
电阻R3 440Ω
加热效率η 80%
保温箱 空气质量m 1.5 kg
空气比热容c 0.8×103 J/(kg·℃)
二、单选题
3．(2022·自贡)小王随父母去自贡江姐故里进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为60000 mAh，充电电压为5V，充电时剩余电量为0，于是她关闭家中其他用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过（ ）
A．120r B．200r C．300r D．1000 r
4．（2023九上·龙湾月考）如图所示为多档位加热器的电路图，电热丝的电阻小于电热丝的电阻。同时闭合和，经过相同时间后，对电路的分析正确的是（ ）
A．两端的电压大于两端的电压
B．流过的电流小于流过的电流
C．产生热量大于产生热量
D．与串联，处于保温档
5．（2023九上·镇海区期中）现有“9V6W”的灯泡L和“9V3W”的灯泡L2，将它们分别如图甲、乙方式接入电路中，电源1和电源⒉两端电压均为9V。不考虑灯丝电阻的变化，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．乙图中两灯均能正常发光
B．乙图中两灯功率之比PL1：PL2为2：1
C．甲图中，灯L1和L2中的电流之比IL1：IL2为2：1
D．乙图中，灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为2：1
6．（2023九上·慈溪月考）超导是一种零电阻现象，用超导材料输送电能，可减少由于电阻引起的电能损耗。常温超导已成科研最高目标，最新研究己实现15贮超导(需要267GP的压力)，有了新突破。下列关系式可以解释超导减少电能损耗的是（ ）
A．I= B．W=UIt C．P= D．Q=I2Rt
7．（2023·定海模拟）2023年的植树节，我国利用无人机在沙漠地区播撒植物种子。如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量ΔE＝25J。已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A。下列说法不正确的是（ ）
A．无人机在上升过程中做加速运动
B．20s内电动机输出的机械能（升力所做的功）为1200J
C．所受空气阻力f为4N
D．该电动机的线圈电阻约为1.7Ω
8．（2023·临安模拟）下列各图都是课本上的实验示意图，关于各实验的解释正确的是（ ）
A．甲图所示的实验中，两个电阻丝串联的目的是为了控制通过它们的电流、通电时间相同
B．乙图实验可以说明：物体的动能大小与高度有关。在其它条件相同时，高度越高，物体的动能越大
C．丙图所示实验中，若弹簧测力计沿斜面拉动物体匀速直线运动，弹簧测力计的示数等于物体受到的摩擦力
D．丁图所示实验可以说明做功可以改变物体的内能，气体对外做功时，管内气体内能增大
9．（2023·宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大
B．电源电压为12V
C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W
D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J
10．（2023九上·拱墅期末）小乐猜想：“电流通过导体产生的热量的多少可能跟电流、电阻和通电时间有关”，于是设计了如图所示的装置①和②，先将电阻丝（R1＜R2）分别装入规格相同的烧瓶中，然后将带有相同的玻璃管的塞子塞紧烧瓶，玻璃管在外侧的一端与相同的瘪气球相连；实验过程中电源电压保持不变。下列叙述中，正确的是（ ）
A．探究电流产生的热量与电流大小的关系，可比较气球甲、乙的体积变化
B．探究电流产生的热量与电阻大小的关系，可比较气球丙、丁的体积变化
C．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是丙气球
D．装置①和②同时实验，通电相同时间后，体积变化最大的气球是甲气球
三、实验探究题
11．（2023九上·余姚月考）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度；
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安；
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 ▲ ；
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关
数据，并计算每次升高的温度（可反映电热的多少），整理、I2的数据如图丙：
（1）将步骤③补充完整；
（2）在答题纸图丙中画出与的关系图像；
（3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由： 。
12．（2023·杭州模拟）科学兴趣小组用如图甲所示装置进行“探究影响电流热效应的因素”的实验。两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内连接的电阻丝的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。闭合开关，每隔1分钟记录液面上升的高度，多次实验处理结果如图乙。
（1）除电流表外，本实验中还需要用到的测量工具有 。
（2）实验中通过 （选填“加热时间”或“玻璃管内液面的变化”）来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）分析图乙，可得出的结论是 。
（4）小明经过调查发现：常温下，空气的比热容是煤油比热容的二分之一，空气的比热容会随温度的变化而变化。小明建议用空气代替煤油进行实验，装置如图丙。你是否赞同小明的建议并说明理由 。
四、解答题
13．（2023九上·龙湾月考）如图所示是研究“电流产生热量大小跟电阻大小关系”的实验。现两个相同的烧瓶中均装入50克的煤油，两个烧瓶中电阻丝阻值不同，电阻丝甲阻值为5欧，甲乙两个烧瓶中煤油初始温度均为20℃。当闭合开关后，电流表读数为0.8安，经过200秒的时间，观察、记录两个烧瓶中煤油的温度变化。假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变，已知煤油的比热容c=2.1×103焦/（千克·℃）。
（1）若电阻丝乙阻值大于电阻丝甲，你预测“两个烧瓶中煤油的温度变化”的结果是 。
（2）请利用实验数据列式计算来验证你的猜想结果：
①200秒内，烧瓶甲中电阻丝产生的热量。
②200秒后，烧瓶甲中煤油的温度。（结果保留一位小数）
（3）若要利用上述实验器材继续研究“电流产生热量大小跟电流大小关系”，在上述实验结束后，接下来实验操作应该是 。
14．（2022·婺城模拟）小明家有一台额定电压为220V的加湿器，说明书上的电路图为图甲，R1、R2为发热电阻，且R2=3R1，S为旋转型开关。1、2、3、4为触点，通过旋转开关s可实现”关”“低挡”“高挡”之间的转换(低挡为小功率加热，高挡为大功率加热)，其高挡功率为440W。
（1）高挡工作时，电路中的电流为多大？
（2）加湿器处于低挡时的电功率为多大？
（3）加湿器的P-t关系图像如图乙所示，加湿器工作30分钟消耗的电能为多少？
15．（2023·杭州模拟）如图甲所示某种智能型电饭锅，有加热、保温、断电的功能。内部简化的电路如图乙所示，开关S可根据设定在“1”、“2”、“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。
（1）据图乙可知，温控开关S与触点 （选填“1”、“2”或“3”）接触时，电饭锅处于保温状态。
（2）电阻R2＝ Ω。
（3）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将初温是20℃的多少质量的水烧开？（在一个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），计算结果保留1位小数。）
16．（2023·舟山）科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
17．（2023·温州模拟）豆芽发芽需要适宜的温度和湿度，市场上出现的豆芽机一般有在气温不同时自动加温和喷水的功能。具体功能如表：小鹿根据要求设计了图乙所示电路图，电路由控制电路和工作电路组成。
工作电路：工作电路电压U=220伏，加温电阻121欧姆、喷水水泵功率为80瓦。
控制电路：电源电压U0=6伏，定值电阻Ro=100欧，热敏电阻Rt放在外壳空气中，其阻值随温度的变化关系见图丙，设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在气温为15℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b。工作电路中，定时开关1控制喷水模式①(每1小时喷水一次)，定时开关2控制喷水模式②(每半小时喷水一次)，两种模式每次喷水持续10分钟。衔铁、线圈、开关和导线的电阻均忽略不计。
气温(运行模式) 加温装置 喷水装置
<15℃(冬季模式) 加温 喷水模式①
15℃-30℃(常规模式) —— 喷水模式
≥30℃(夏季模式) 不加温 喷水模式②
（1）请在表中补充豆芽机在常规模式运行时加温装置和喷水装置的工作情况 、喷水模式 。
（2）计算30℃时控制电路中的电流。
（3）计算冬季模式时，工作电路工作一天消耗的电能为多少？
18．（2023九下·杭州月考）图甲是一家用电暖器，有“低温”，“中温”，“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出），图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1为“低温”挡。请完成下列问题：
××牌电暖器
额定电压 220V
额定功率 低温挡 550W
中温挡 1100W
高温挡
频率 50Hz
（1）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？
（2）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？
（3）若某房间内空气质量为60kg，空气温度为10℃，设定空气的比热容为1.1×103J/（kg ℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少℃？
19．（2023·鄞州模拟）如图为小明设计的可调温即热饮水机的部分结构示意图。该饮水机由供水箱、煮水箱和冷水箱三部分组成，调节电热丝片的阻值可设定所需水温。取水时，闭合开关S并设定好水温，阀门K打开，供水箱将50毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中（如表）。7秒后，电热丝R1、R2将煮水箱中的水加热至100℃，此时，K1、K2打开，即可从出水口获得相应温度的水。已知供水箱中水的温度恒为25℃，电源电压为220伏，电热丝R2的阻值为16.8欧。
设定水温/℃ 40 55 70 85 100
煮水箱中水的体积/毫升 10 20 30 40 50
冷水箱中水的体积/毫升 40 30 20 10 0
（1）即热饮水机是利用什么原理使水温升高的。
（2）若加热过程中的能量转化效率为90%，设定取水温度为40℃，则需调节电热丝R1的阻值为多少欧？（c水＝4.2×103J/（kg ℃））
（3）为了方便取水，小明在电热丝的不同位置上标定了不同的温度，结果如图所示。若小明调整取水量为25毫升，即供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中。请在图乙中用箭头重新标定取水温度为85℃的大致位置并简要说明理由？
20．（2022九上·镇海区期末）小明设计了如图甲所示的多功能电饭煲模拟电路，能实现“煮饭时保持高温快煮，快煮后自动保温”。
【电路简介】
工作电路：S1为电源开关；S2为定时器开关，其闭合后自动开始计时，计时结束后自动断开，不再闭合；R1为可调电阻；R2为电饭煲内的电热丝。
控制电路：电磁继电器A和B完全相同，Ra和Rb是分别安装在电饭煲内的热敏电阻，它们的阻值随温度的变化如图乙所示，当温度达到120℃时，La吸引弹性衔铁使Sa断开，当温度降到110℃时，La释放弹性衔铁使Sa闭合。
【快煮模式】闭合开关S、S1、S2，电饭煲进入快煮模式直至定时开关S2自动断开。在快煮过程中温度将维持在110℃～120℃，工作电路的电热丝在高功率和低功率之间切换，其功率随时间变化如图丙所示。
【保温模式】开关S2断开后，电饭煲进入保温模式，最后温度维持在60℃～80℃。
（1）由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝高功率加热的时间为 分钟。
（2）若R1接入电路的阻值为840欧，R2阻值为40欧，工作电路电源电压为220伏，则电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能为多少焦？
（3）请结合图甲、乙说明开关S2断开后，电饭煲实现自动保温的工作原理。
答案解析部分
1．【答案】电功；2000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据电能表的用途解答；
（2）首先根据W=计算热水器消耗的电能，再根据计算热水器的电功率。
【解答】（1）电能表是测量电功的仪表；
（2）热水器消耗的电能：W==；
则热水器的电功率：。
2．【答案】150
【知识点】热量的计算；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】
当加热器处于高温档位时，，P2=110W，故P=110W+110W=220W.
，
所以，所以时间。
【分析】电源电压为220V，功率。当旋转开关S触点1连接2时，R1与R2串联，此时加热器处于低温档位；当旋转开关S触点O连接2，1连接3时，R1被短路，电路中只有R2，此时加热器处于中温档位；当旋转开关S触点O连接3，1连接4时，R2与R3并联，此时加热器处于高温档位；
3．【答案】C
【知识点】电功计算公式的应用；电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】首先根据W=UIt计算充电宝充满电消耗的电能，再根据计算电能表的转数。
【解答】根据题意可知，充电宝充满电消耗的电能为W=UIt=5V×60A×3600s=1.08×106J=0.3kW·h；
根据得到：；
解得：n=300r。
故选C。
4．【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）；常用电热器
【解析】【分析】并联电路电压相等，纯电阻电热计算由焦耳定律Q=I2Rt=U2t/R计算。
【解答】A.两金属丝并联， 两端的电压等于两端的电压，A错误；
B. 根据欧姆定律，流过的电流大于流过的电流，B错误；
C.电热丝的电阻小于电热丝的电阻，金属丝两端电压相等。根据Q=I2Rt=U2t/R可得 产生热量大于产生热量，C正确；
D. 同时闭合和 ， 与并联，功率最大，处于加热档 ，D错误；
故答案为：C。
5．【答案】C
【知识点】电器的电功率
【解析】【分析】串联分压，电阻大的用电器电压大，功率大；并联分流，电阻大的用电器电流小，功率小。
【解答】A.两灯串联分压，每个电压均不能达到9v，都不能正常发光，A错误；
B. “9V6W”的灯泡L1，电阻为13.5欧，“9V3W”的灯泡L2电阻为27欧，乙图中两灯串联分压，分压之比等于电阻电阻之比， 灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为1：2，电流相等，功率之比PL1：PL2为1：2 ，B错误；
C. 甲图中，灯L1和L2中的电压相等，电阻之比为1：2，根据欧姆定律， 灯L1和L2中的电流之比IL1：IL2为2：1 ，C正确；
D.由B分析知， 灯L1和L2两端的电压之比UL1：UL2为1：2，D错误；
故答案为：C。
6．【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据电流的热效应分析判断。
【解答】当电流经过导体时都会发热，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，使用超导体为导线时，导线的电阻几乎为零，那么电流产生的热量为零，从而减小电能损耗，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
7．【答案】C
【知识点】力的作用效果；能量的转化与守恒定律；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】本题主要考查物体的功能关系，并通过受力分析完成功能转化。
【解答】A.由于无人机是由静止竖直向上飞的，故其在上升过程中做加速运动；
B.W=F升xS=24NX50m=1200J，故B正确；
C.由能量守恒定律可知f·h+G·h+ ΔE =W升，所以；
D.20s内其所消耗的电能=25v·3A·20s=1500J
Q=W总-W升=1500J-1200J=300J
R=
故答案为：C
8．【答案】A
【知识点】二力平衡的条件及其应用；动能的影响因素；物体内能的改变方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】①根据串联电路的电流相等进行分析；
②根据影响动能大小的因素的知识判断；
③对斜面上的物体进行受力分析即可；
④改变物体内能的方法：做功和热传递，物体对外做功内能减少，温度降低。【解答】A.甲图所示的实验中，甲、乙两个电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和时间相等，故A正确；
B.在实验中改变小球滚下的高度，是为了使小球到水平面的速度不同，此实验是为了探究动能和物体速度的关系。故B错误；
C.在测量摩擦力时，若沿斜面拉动物体做匀速直线运动，由于重力沿斜面的分力作用，则此时拉力不等于摩擦力，故C错误；
D.在拉动绳子时，克服摩擦做功，使金属管和管内空气的内能增大，温度升高；当金属管内部空气对外做功，将塞子冲出时，内能减少，温度降低，故D错误。
故选A。
9．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律即可判断电路中的电流变化，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变化；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象读出最大和最小电流值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，并求出R1的阻值和电源电压；
（3）根据P=I2R即可求出R1的电功率变化范围；
（4）根据Q=I2Rt即可求出R1产生的热量。【解答】由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
A.R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知断电路中的电流变大，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变小，故A错误；
B.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，由图象可知最大和最小电流分别为I最小=0.2A；I最大=0.6A，
由及串联电路的电压规律可得：
U=I最小（R1+R2）=0.2A×（R1+60Ω） ①；
U=I最大R1=0.6A×R1 ②，
解①②得：R1=30Ω，U=18V，故B错误；
C.P1最小=I最小2R1=（0.2A）2×30Ω=1.2W；P1最大=I最大2R1=（0.6A）2×30Ω=10.8W；
所以，R1的电功率变化范围是1.2～10.8W，故C正确；
D.R1产生的热量Q1=I最大2R1t=（0.6A）2×30Ω×120s=1296J，故D错误。
故选C。
10．【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）（2）根据控制变量法的要求分析判断；
（3）（4）比较各个电阻产生热量的多少，从而判断气球体积的大小变化即可。
【解答】根据题意可知，电阻产生的热量越多，则烧瓶内气体温度越高，那么气球的体积越大。
A.探究电流产生的热量与电流大小的关系，需要控制电阻相同而改变电流的大小，而甲和乙中两个电阻串联电流相同，而电阻不同，故A错误；
B.探究电流产生的热量与电阻大小的关系，需要控制电流大小和时间相同，改变电阻大小，因此可以比较甲和乙气球的体积变化，故B错误；
CD.甲和乙中两个电阻串联，通过的电流相等，根据Q=I2Rt可知，乙中电阻产生的热量多，即Q乙＞Q甲。丙和丁中两个电阻并联，它们的电压相等，根据可知，丙中电阻产生的热量多，即Q丙＞Q丁。①和②中电源电压相等，则丁的电阻两端的电压肯定大于乙的电压，根据可知，丁产生的热量大于乙产生的热量，即Q丁＞Q乙。比较可知，产生热量最多的是丙，则体积变化最大的是丙气球，故C正确，D错误。
故选C。
11．【答案】（1）温度计示数
（2）
（3）不合理，R1、R2阻值不同，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，据此分析解答。
（2）根据Q吸=cmΔt和焦耳定律Q=I2Rt得出Δt与I2的关系，然后画出图像；
（3）注意分析开关切换时电流值是否发生改变即可。
【解答】（1）电流通过R2时，会产生热量，煤油升高的温度越大，则其吸收的热量越多，电阻产生的热量越多，因此步骤③为：将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度（温度计的示数）；
（2）根据Q吸=cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示：
；
（3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。
12．【答案】（1）秒表、刻度尺
（2）玻璃管内液面的变化
（3）在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
（4）赞同，空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据实验目的确定要测量的物理量，据此确定需要的测量工具；
（2）根据甲图可知，电阻丝产生的热量越多，则液体的温度越高，玻璃管内液体的液面越高；
（3）根据图乙，确定相同的因素和不同的因素，根据控制变量法的要求描述结论；
（4）根据Q=cm△t可知，当质量相同的物质吸收相同的热量时，比热容越小，温度变化越大，则实验现象越明显，据此分析解答。
【解答】（1）在探究影响电流热效应的因素的实验中，要测量电流的大小，还要测量通电时间和液面上升的高度，因此除了电流表，还需要秒表和刻度尺。
（2）实验中通过玻璃管内液面的变化来反映电阻丝产生热量的多少。
（3）根据图乙可知，两个电阻丝串联，则通过它们的电流相等。当通电时间相同时，B液面比A液面升高的更多，那么得到结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
（4）我赞同小明的建议，理由：空气的比热容小，温度升高快，实验现象明显。
13．【答案】（1）两个烧瓶内的煤油温度都上升，乙瓶煤油温度比甲瓶煤油高
（2）解：①Q=I2Rt=(0.8A)2*5Ω*200s=640J
②Δt=Q/Cm=640J/2.1×103J/(Kg·℃)*0.05Kg=6.1℃
t=t0+Δt=20℃+6.1℃=26.1℃
（3）断开开关，待煤油温度下降至初温状态后，再移动滑动变阻器滑片，闭合开关，记录电流表示数，经过200s后，记录温度计的温度。
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】用控制变量法探究“电流产生热量大小跟电阻大小关系”，实验中每次只能有一个变量，结合焦耳定律求解。
【解答】（1）两个电阻丝串联，电阻越大则分压越多，电流相同，根据电功率公式可得电阻大功率更大，产生电热越多，温度升高越明显；
（2） ① 根据焦耳定律求解电阻丝产生的热量。 ② 根据热量计算公式可得煤油温度。
（3）研究“电流产生热量大小跟电流大小关系”，变量是电流，其他影响电热因素如时间以及电阻大小保持相同，通过移动滑动变阻器滑片改变电路电流大小。
14．【答案】（1）解：高挡工作时，电路中的电流I==2A
（2）解：R1==110Ω
R2=3R1=3×110V=330Ω
加湿器处于低挡时，电阻R1、R2串联接在电路中，此时的电功率．
P低==110W
（3）解：从图乙可以看到，0~10min内加湿器处于高挡，10~30min内加湿器处于低挡，加湿器工作30min消耗的电能，
W总=P高t1+P低t2=440W×600s+110W×1200s=3.96×105J
【知识点】电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算；电功率；常用电热器
【解析】【分析】（1）已知加湿器的高挡功率，根据P=UI求出高挡工作时，电路中的电流；
（2）由电路图可知，旋转开关接2、3触点时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，根据P=UI=可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，加湿器处于低挡；当旋转开关接3、4触点时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，根据P=UI=可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，加湿器处于高挡；根据P=UI=求出R1的阻值，进一步求出R2的阻值，再根据串联电路电阻规律和P=UI=求出加湿器处于低挡时的电功率；
（3）由图乙可知，加湿器工作30min内高挡工作的时间和低挡工作的时间，根据P=求出加湿器工作30分钟消耗的电能。
15．【答案】（1）2
（2）423.5
（3）解：加热Q1＝P加热t＝800W×10×60s＝4.8×105J；
保温Q2＝P保温t＝100W×10×60s＝6×104J；
总热量：Q总＝4.8×105J+6×104J＝5.4×105J，
由η＝ 得Q吸＝ηQ总＝80%×5.4×105J＝4.32×105J
由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：
m＝
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据公式比较开关在不同情况下时的总功率大小，从而确定对应的工作状态。
（2）当电饭锅处于加热状态时，只有R1工作，根据计算R1的阻值。当电饭锅处于保温状态时，两个电阻串联，根据计算出总电阻，再根据R2=R总-R1计算即可；
（3）根据丙图确定加热和保温的时间，然后根据Q=Pt分别计算加热和保温阶段消耗的电能，再将两个热量相加得到一次产生的总容量。接下来根据 Q吸＝ηQ总 计算水吸收的热量，最后根据 计算被烧开水的质量。
【解答】（1）根据乙图可知，当开关接1时，只有R1工作，总电阻为R1；
当开关接2时，R1和R2串联，总电阻为R总；
那么R1根据公式可知，总功率P1>P总；
那么二者对应的状态分别为加热和保温状态。
（2）当电饭锅处于加热状态时，只有R1工作，
R1的阻值；
当电饭锅处于保温状态时，两个电阻串联，
此时总电阻；
那么R2的阻值为：R2=R总-R1=484Ω-60.5Ω=423.5Ω。
16．【答案】（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；
控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，
选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】电磁继电器是电磁铁应用，可以利用低电压、弱电流控制高电压和强电流；功率是指电流在单位时间内所做的功，表示做功的快慢；P=I2R=U2/R=UI
【解答】（1）已知加热功率P=880W；R1===55Ω；答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）①从图中可以看出控制电路中的热敏电阻随着温度的升高而降低，所以当温度升高是时，控制电路中电阻变小，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，所以发热电阻不工作，所以①工作电路中的发热电阻R，应设计在a处。
②解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω；
故答案为：（1） 解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2） a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
17．【答案】（1）不加热；模式1
（2）30℃时R1=50Ω，R总=R0+R1=50Ω+100Ω=150Ω
I=U/R=6V/150Ω=0.04A
（3）P1=U2/R=(220V)2/121Ω=400瓦；P2=80瓦
t1=24小时，t2=24x（1/6）小时=4小时
W=Pt=0.4千瓦x24小时+0.08千瓦x4小时=9.92千瓦时
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】
注意分析控制电路电磁铁磁性强弱与工作电路的连接通断关系，注意计算过程中各物理量的对应关系，注意从图表中寻找对应的物理量的关系。
控制电路中热敏电阻和R0串联接入电路，由图丙可知当t=30℃时热敏电阻的阻值，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算通过控制电路的电流。
【解答】
（1）设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在气温为15℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b，故在常规模式运行时，衔铁a和衔铁b均不吸合。衔铁a不吸合时，加温电路断开，加温装置不工作，即不加热状态；衔铁b不吸合时，喷水电路连接定时开关1，所以为喷水模式①。
（2）如图丙所示，当温度为30℃时，热敏电阻R1的阻值是50Ω，根据串联电路计算出总电阻，应用欧姆定律计算电流I。
（3）根据表格可知，冬季模式加温装置工作，一天的工作时间为24小时，喷水模式为①，每1小时喷水一次，每次喷水持续10分，一天的工作时间为24次× 1/6小时=4小时。根据电压U=220V，电阻R=121Ω，计算相应的加热功率，利用W=Pt，算出两个工作装置消耗的电能。
18．【答案】（1）解：闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路，由 可求“低温”挡正常工作时的电阻是：
R1＝ ＝ ＝88Ω；
答：“低温”挡正常工作时的电阻是88Ω；
（2）解：闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路，单独闭合S2为“中温”挡，高温挡为S1、S2同时闭合，R1、R2并联，
P高温＝P低温+P中温＝550W+1100W＝1650W，
根据P＝UI可得高温挡时正常工作的电流：
I＝ ＝ ＝7.5A，
答：“高温”挡正常工作时的总电流是7.5A；
（3）解：电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出的热量：
W＝P高温t＝1650W×20×60s＝1.98×106J；
空气吸收的热量：
Q吸＝ηW＝50%×1.98×106J＝0.99×106J；
由Q吸＝cmΔt可得，房间的空气温度升高：
Δt＝ ＝ ＝15℃。
答：可使此房间的空气温度升高15℃。
【知识点】电功计算公式的应用；电功与热量的综合计算；电器的电功率；常用电热器
【解析】【分析】（1）根据可得低温挡时R最大，高温档时R最小，闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路 ，根据带入计算即可。
（2）当S、S1、S2都闭合时是高温挡，R1和R2并联，S、S2闭合时是中温挡，R2单独接入电路，根据P高=P低+P中，可计算出P高，
再根据P=UI，即可算出电流I。
（3）根据W=Pt 可以计算出高温挡工作20分钟所放出的热量，放出热量的50%被房间内的空气吸收，可以得到W 50%=Q吸，
Q吸=cm t ，可以计算出房间中升高的温度 t。
19．【答案】（1）即热饮水机是根据电流的热效应工作的
（2）设定取水温度为40℃，进入煮水箱中水的质量为：m1＝ρ水V1＝1g/cm3×10cm3＝10g＝0.01kg，
水吸收的热量为：Q吸＝c水m1Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.01kg×（100℃﹣25℃）＝3150J，
由η＝ 可知，消耗的电能为：W1＝ ＝3500J，
由W＝ 可知，此时电路中的总电阻为：R总1＝ ＝96.8Ω，
此时需调节电热丝R1的阻值为：R1＝R总1﹣R2＝96.8Ω﹣16.8Ω＝80Ω
（3）取水25mL，温度为85℃时，进入煮箱中水的体积为：V2＝ ×40mL＝20mL；
由表格中数据可知，取水温度为55℃，进入煮水箱中水的体积为20mL，故供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中取水温度为85℃的大致位置标记应在55℃，如图所示（箭头处）：
【知识点】欧姆定律及其应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应；
（2）设定取水温度为40℃，根据可求出进入煮水箱中水的质量，根据Q吸=c水mΔt可求出水吸收的热量，根据可求出消耗的电能，根据可求出此时电路中的总电阻，根据串联电路电阻规律R1＝R总1﹣R2可求出此时需调节电热丝R1的阻值；
（3）取水25mL，温度为85℃时，根据表中数据可求出进入煮水箱中水的体积，从而判断供水箱仅将25毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中时水温度为85℃的大致位置。
20．【答案】（1）12
（2）闭合开关S、S1、S2，电路为R2的简单电路，电饭煲进入快煮模式，工作电路的电热丝在高功率状态下工作的时间为12min，R2消耗的电能W1＝ ×12×60s＝8.712×105J；
S1闭合，S2断开，R1、R2串联，工作电路的电热丝在低功率状态，电路中的电流I＝ ＝0.25A，
由图丙可知，电饭煲在24分钟快煮过程中，电热丝低功率加热的时间t2＝t﹣t1＝24min﹣12min＝12min，
消耗的电能W2＝I2R2t＝（0.25A）2×40Ω×12×60s＝1800J；
电饭煲完成一次快煮，电热丝R2消耗的电能W＝W1+W2＝8.712×105J+1800J＝8.73×105J；
（3）当S2断开后，R2低功率工作，降温至110℃及以下，Sa始终闭合。继续降温至60℃时，Sb闭合，R1被短路，R2高功率工作，升温至80℃时，Sb断开，R1与R2串联，R2低功率工作，开始降温，如此往复，实现自动保温
【知识点】电功计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）根据丙图确定电热丝高功率工作的时间，然后相加即可。
（2）闭合开关S、S1、S2，电路为R2的简单电路，电饭煲进入快煮模式，根据公式 计算出消耗的电能。
S1闭合，S2断开，R1、R2串联，工作电路的电热丝在低功率状态，首先根据 流 计算出此时的工作电流，再根据 t2＝t﹣t1 计算出工作的时间，接下来根据公式 W2＝I2R2t 计算出消耗的电能，最后将两个电能相加即可。
（3）根据图像和图片，分析温度变化时开关的闭合和断开情况，确定电热丝的工作状态即可。
【解答】（1）根据丙图可知，电饭煲在24min快煮的过程中，电热丝以高功率加热的时间：
6min+（11-9）min+（16-14）min+（21-19）min=12min。
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