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1. (★★)指纹识别解锁是目前较为流行的手机解锁方式。如图18-1甲所示，手指轻轻触碰感应区，识别出正确的指纹后手机自动解锁，则感应区相当于手机电路中的；如图18-1乙所示，充电宝给手机充电过程中，手机电池相当于（填“电源”或“用电器”）。一部手机的锂电池上标明电压为3.7 V，容量为5 000 mA·h，电池充满电后，能够储存的电能是J。
答案
解：
手指触碰感应区后手机解锁，电路接通，感应区相当于手机电路中的开关；
充电宝给手机充电过程中，手机电池消耗电能，将电能转化为化学能，相当于用电器；
计算电池储存的电能：
先统一单位：$I=5000\ \mathrm{mA}=5\ \mathrm{A}$，$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$
根据电能公式$W=UIt$：
$W=3.7\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 3600\ \mathrm{s}=66600\ \mathrm{J}$
答案依次为：开关；用电器；$\boldsymbol{66600}$。
手指触碰感应区后手机解锁，电路接通，感应区相当于手机电路中的开关；
充电宝给手机充电过程中，手机电池消耗电能，将电能转化为化学能，相当于用电器；
计算电池储存的电能：
先统一单位：$I=5000\ \mathrm{mA}=5\ \mathrm{A}$，$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$
根据电能公式$W=UIt$：
$W=3.7\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 3600\ \mathrm{s}=66600\ \mathrm{J}$
答案依次为：开关；用电器；$\boldsymbol{66600}$。
2. (★★)(2025·天津)如图18-2所示的电路,电源电压恒为3 V,a、b是粗细均匀电阻丝的两端点,c是电阻丝的中点。只闭合开关S₁,电流表示数为1 A,该电路通电1 min消耗的电能为 J;闭合开关S₁和S₂,电流表示数为 A。
答案
$\boldsymbol{180}$；$\boldsymbol{4}$
解析
解：
只闭合开关$S_1$时，电源电压$U=3\ \mathrm{V}$，电路电流$I_1=1\ \mathrm{A}$，通电时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，
电路消耗的电能：
$W=UI_1t=3\ \mathrm{V} × 1\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s}=180\ \mathrm{J}$。
由欧姆定律得，整段电阻丝$ab$的总电阻：
$R_{ab}=\dfrac{U}{I_1}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=3\ \Omega$，
$c$是电阻丝的中点，因此$ac$段和$cb$段电阻相等：
$R_{ac}=R_{cb}=\dfrac{R_{ab}}{2}=\dfrac{3\ \Omega}{2}=1.5\ \Omega$。
闭合开关$S_1$和$S_2$后，$ac$段电阻丝与$cb$段电阻丝并联，电源电压全部加在两段电阻两端：
通过$ac$段的电流$I_{ac}=\dfrac{U}{R_{ac}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1.5\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，
通过$cb$段的电流$I_{cb}=\dfrac{U}{R_{cb}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1.5\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，
电流表测干路总电流，由并联电路电流规律得：
$I_{\mathrm{总}}=I_{ac}+I_{cb}=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$。
只闭合开关$S_1$时，电源电压$U=3\ \mathrm{V}$，电路电流$I_1=1\ \mathrm{A}$，通电时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，
电路消耗的电能：
$W=UI_1t=3\ \mathrm{V} × 1\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s}=180\ \mathrm{J}$。
由欧姆定律得，整段电阻丝$ab$的总电阻：
$R_{ab}=\dfrac{U}{I_1}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=3\ \Omega$，
$c$是电阻丝的中点，因此$ac$段和$cb$段电阻相等：
$R_{ac}=R_{cb}=\dfrac{R_{ab}}{2}=\dfrac{3\ \Omega}{2}=1.5\ \Omega$。
闭合开关$S_1$和$S_2$后，$ac$段电阻丝与$cb$段电阻丝并联，电源电压全部加在两段电阻两端：
通过$ac$段的电流$I_{ac}=\dfrac{U}{R_{ac}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1.5\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，
通过$cb$段的电流$I_{cb}=\dfrac{U}{R_{cb}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{1.5\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，
电流表测干路总电流，由并联电路电流规律得：
$I_{\mathrm{总}}=I_{ac}+I_{cb}=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$。
3. (★★★)(2025·德阳)如图18-3甲为通过灯泡L和电阻为R的定值电阻的电流与其两端电压关系的图像，把它们按图18-3乙接入电路，闭合开关S，电流表示数为0.2 A，下列说法正确的是
【】
A.电源电压为1.5 V
B.定值电阻的电阻R为10 Ω
C.通过灯泡L的电流为0.2 A
D.灯泡L的实际功率为0.9 W
【】
A.电源电压为1.5 V
B.定值电阻的电阻R为10 Ω
C.通过灯泡L的电流为0.2 A
D.灯泡L的实际功率为0.9 W
答案
D
解析
由图乙可知，定值电阻R与灯泡L并联，电流表测量通过R的电流：
1. 定值电阻的电流与电压成正比，对应甲图中的直线，当电流表示数为0.2A时，从甲图直线可读出R两端电压为3V，并联电路各支路电压等于电源电压，因此电源电压为3V，A错误。
2. 根据欧姆定律，定值电阻的阻值$R=\frac{U}{I_R}=\frac{3V}{0.2A}=15\Omega$，B错误。
3. 灯泡L两端电压等于电源电压3V，从甲图灯泡的I-U曲线可读出，电压为3V时通过灯泡的电流为0.3A，C错误。
4. 灯泡L的实际功率$P=UI_L=3V×0.3A=0.9W$，D正确。
1. 定值电阻的电流与电压成正比，对应甲图中的直线，当电流表示数为0.2A时，从甲图直线可读出R两端电压为3V，并联电路各支路电压等于电源电压，因此电源电压为3V，A错误。
2. 根据欧姆定律，定值电阻的阻值$R=\frac{U}{I_R}=\frac{3V}{0.2A}=15\Omega$，B错误。
3. 灯泡L两端电压等于电源电压3V，从甲图灯泡的I-U曲线可读出，电压为3V时通过灯泡的电流为0.3A，C错误。
4. 灯泡L的实际功率$P=UI_L=3V×0.3A=0.9W$，D正确。
4. (★★★)现有两只灯泡，灯泡$\mathrm{L}_1$标有“6 V 3 W”字样，$\mathrm{L}_2$标有“12 V 6 W”字样，不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是
【 】
A.两灯串联在电路中时，不可能同时正常发光
B.两灯串联在电路中时，电源电压最大值为15 V
C.两灯串联在电源电压为15 V的电路中时，灯泡$\mathrm{L}_1$更亮
D.两灯并联在电源电压为6 V的电路中时，灯泡$\mathrm{L}_2$的实际功率为1.5 W
【 】
A.两灯串联在电路中时，不可能同时正常发光
B.两灯串联在电路中时，电源电压最大值为15 V
C.两灯串联在电源电压为15 V的电路中时，灯泡$\mathrm{L}_1$更亮
D.两灯并联在电源电压为6 V的电路中时，灯泡$\mathrm{L}_2$的实际功率为1.5 W
答案
D
解析
首先根据公式$P=UI$和$I=\frac{U}{R}$，分别计算两灯的额定电流和灯丝电阻：
1. 对$L_1$：$I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{3W}{6V}=0.5A$，$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{6V}{0.5A}=12\Omega$
2. 对$L_2$：$I_2=\frac{P_2}{U_2}=\frac{6W}{12V}=0.5A$，$R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{12V}{0.5A}=24\Omega$
逐一分析选项：
A选项：两灯额定电流均为0.5A，串联时电路电流为0.5A时，两灯可以同时正常发光，A错误。
B选项：串联电路最大电流等于两灯额定电流的较小值，此处为0.5A，电源电压最大值$U_{max}=I(R_1+R_2)=0.5A×(12\Omega+24\Omega)=18V$，B错误。
C选项：串联在15V电路中时，电流处处相等，根据$P=I^2R$，$R_2＞R_1$，则$L_2$实际功率更大，$L_2$更亮，C错误。
D选项：并联在6V电路中时，$L_2$两端电压为6V，实际功率$P_{2实}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6V)^2}{24\Omega}=1.5W$，D正确。
1. 对$L_1$：$I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{3W}{6V}=0.5A$，$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{6V}{0.5A}=12\Omega$
2. 对$L_2$：$I_2=\frac{P_2}{U_2}=\frac{6W}{12V}=0.5A$，$R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{12V}{0.5A}=24\Omega$
逐一分析选项：
A选项：两灯额定电流均为0.5A，串联时电路电流为0.5A时，两灯可以同时正常发光，A错误。
B选项：串联电路最大电流等于两灯额定电流的较小值，此处为0.5A，电源电压最大值$U_{max}=I(R_1+R_2)=0.5A×(12\Omega+24\Omega)=18V$，B错误。
C选项：串联在15V电路中时，电流处处相等，根据$P=I^2R$，$R_2＞R_1$，则$L_2$实际功率更大，$L_2$更亮，C错误。
D选项：并联在6V电路中时，$L_2$两端电压为6V，实际功率$P_{2实}=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(6V)^2}{24\Omega}=1.5W$，D正确。
5. (★★)在家庭电路中,导线相互连接处(接头)往往比别处更容易发热,甚至会引发火灾,这是由于电流的效应导致的。为了避免这种意外的发生,在如图18-4所示的两种接头图示中,应选择图(填“甲”或“乙”)的接线方法。
答案
热；乙。
解析
解：电流通过导体时电能转化为内能，导线连接处发热是电流的热效应导致的。
根据焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在电流和通电时间相同时，接头处电阻越小，产生的热量越少。乙图的接线方式中，导线接头处接触更紧密、接触面积更大，接头处的电阻更小，工作时产生的热量更少，连接更牢固安全，因此应选择图乙的接线方法。
根据焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在电流和通电时间相同时，接头处电阻越小，产生的热量越少。乙图的接线方式中，导线接头处接触更紧密、接触面积更大，接头处的电阻更小，工作时产生的热量更少，连接更牢固安全，因此应选择图乙的接线方法。
