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10. 提升题 小明通过查阅资料了解到电热毯主要用于人们睡眠时提高被窝里的温度，还可用于被褥的去潮除湿。它耗电量少、温度可调节、使用方便、安全，功率一般在60～120 W。电热毯按控温性能分为普通型和自动调温型。普通型不带控温元件，使用者需通过控制开关通断来控制温度；自动调温型带控温元件，能自动使电热毯处于预定的温度范围内，自动调温型电路图如图8甲所示。
(1)电热毯是利用
原理工作的，在工作过程中，将电能转化成能。
(2)电热毯中的合金丝的电阻（选填“大于”“小于”或“等于”）与它同种长度和规格的导线电阻。
(3)电热毯的挡位开关拨到位置1为关停状态，拨到位置（选填“2”或“3”）为快热状态。
(4)下列是电热毯工作时合金丝的电阻随温度变化关系的图像，正确的是（填字母）。
(5)图8乙是小明学习电学后设计的高、中、低三个挡位电热毯的原理图，其中，虚线框内有两处是电阻，一处是开关(S₁)，要求：只有开关S₂接b时才有可能出现低温挡，请你用元件符号将电路图补充完整。
(1)电热毯是利用
原理工作的，在工作过程中，将电能转化成能。
(2)电热毯中的合金丝的电阻（选填“大于”“小于”或“等于”）与它同种长度和规格的导线电阻。
(3)电热毯的挡位开关拨到位置1为关停状态，拨到位置（选填“2”或“3”）为快热状态。
(4)下列是电热毯工作时合金丝的电阻随温度变化关系的图像，正确的是（填字母）。
(5)图8乙是小明学习电学后设计的高、中、低三个挡位电热毯的原理图，其中，虚线框内有两处是电阻，一处是开关(S₁)，要求：只有开关S₂接b时才有可能出现低温挡，请你用元件符号将电路图补充完整。
答案
解：
(1) 电流的热效应；内
(2) 大于
(3) 3
(4) D
(5) 电路补充方式：最上方的虚线框内画定值电阻符号，中间与S₂直接相连的虚线框内画开关S₁的元件符号，最下方的虚线框内画定值电阻符号。
该电路满足：S₂接a时，无论S₁通断，都不会出现两个电阻串联的情况，无法得到低温挡；仅当S₂接b且S₁断开时，两个定值电阻串联，总电阻最大，发热功率最小，为低温挡，同时可通过开关组合得到高、中温挡位，符合题目设计要求。
(1) 电流的热效应；内
(2) 大于
(3) 3
(4) D
(5) 电路补充方式：最上方的虚线框内画定值电阻符号，中间与S₂直接相连的虚线框内画开关S₁的元件符号，最下方的虚线框内画定值电阻符号。
该电路满足：S₂接a时，无论S₁通断，都不会出现两个电阻串联的情况，无法得到低温挡；仅当S₂接b且S₁断开时，两个定值电阻串联，总电阻最大，发热功率最小，为低温挡，同时可通过开关组合得到高、中温挡位，符合题目设计要求。
解析
【分析】
本题围绕电热毯的电学知识展开，需结合电流热效应、电阻特性、电功率规律及电路设计思路逐一分析各小问：
1. 第(1)问：电热毯利用电流通过导体产生热量的原理工作，属于电流热效应的应用，能量转化是电能向内能转化；
2. 第(2)问：根据电阻决定式R=ρL/S，合金丝电阻率大于同长度、同规格导线的电阻率，故电阻更大；
3. 第(3)问：快热状态需功率最大，由P=U²/R，电压不变时电阻越小功率越大，开关拨到3时电路电阻最小，对应快热；
4. 第(4)问：合金丝为金属，电阻随温度升高而增大，据此选对应图像；
5. 第(5)问：低温挡功率最小，需总电阻最大（两电阻串联），结合开关S₂的位置，补充元件满足仅S₂接b时为串联状态。
【解析】
(1) 电热毯工作时，电流通过电热丝产生热量，利用电流的热效应原理；工作过程中消耗电能，转化为内能，故答案为电流的热效应、内。
(2) 由电阻公式R=ρL/S，合金丝的电阻率ρ比同种长度、同横截面积（规格）的导线大，因此合金丝的电阻大于导线电阻，答案为大于。
(3) 电源电压U不变，根据电功率公式P=U²/R，电阻越小，功率越大，发热越快（快热）。开关拨到位置3时，电路总电阻最小，功率最大，故为快热状态，答案为3。
(4) 电热毯的合金丝是金属材料，金属的电阻随温度升高而增大，因此电阻随温度变化的图像为随温度上升电阻增大，对应选项D，答案为D。
(5) 要满足“只有开关S₂接b时才为低温挡”，低温挡需总电阻最大（功率最小），即两个电阻串联。补充元件：最上方虚线框内画定值电阻，中间与S₂直接相连的虚线框内画开关S₁，最下方虚线框内画定值电阻。此时：S₂接b且S₁断开时，两电阻串联，总电阻最大，功率最小，为低温挡；S₂接b且S₁闭合时，仅下方电阻工作，为中温挡；S₂接a且S₁闭合时，两电阻并联，总电阻最小，功率最大，为高温挡，符合要求。
【答案】
(1) 电流的热效应；内
(2) 大于
(3) 3
(4) D
(5) 最上方虚线框为定值电阻，中间与S₂直接相连的虚线框为开关S₁，最下方虚线框为定值电阻。
【知识点】
电流的热效应、电阻、电功率
【点评】
本题结合生活中的电热毯，综合考查电学核心知识，注重知识的实际应用，各小问难度梯度合理，能较好考查学生的电学综合应用能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕电热毯的电学知识展开，需结合电流热效应、电阻特性、电功率规律及电路设计思路逐一分析各小问：
1. 第(1)问：电热毯利用电流通过导体产生热量的原理工作，属于电流热效应的应用，能量转化是电能向内能转化；
2. 第(2)问：根据电阻决定式R=ρL/S，合金丝电阻率大于同长度、同规格导线的电阻率，故电阻更大；
3. 第(3)问：快热状态需功率最大，由P=U²/R，电压不变时电阻越小功率越大，开关拨到3时电路电阻最小，对应快热；
4. 第(4)问：合金丝为金属，电阻随温度升高而增大，据此选对应图像；
5. 第(5)问：低温挡功率最小，需总电阻最大（两电阻串联），结合开关S₂的位置，补充元件满足仅S₂接b时为串联状态。
【解析】
(1) 电热毯工作时，电流通过电热丝产生热量，利用电流的热效应原理；工作过程中消耗电能，转化为内能，故答案为电流的热效应、内。
(2) 由电阻公式R=ρL/S，合金丝的电阻率ρ比同种长度、同横截面积（规格）的导线大，因此合金丝的电阻大于导线电阻，答案为大于。
(3) 电源电压U不变，根据电功率公式P=U²/R，电阻越小，功率越大，发热越快（快热）。开关拨到位置3时，电路总电阻最小，功率最大，故为快热状态，答案为3。
(4) 电热毯的合金丝是金属材料，金属的电阻随温度升高而增大，因此电阻随温度变化的图像为随温度上升电阻增大，对应选项D，答案为D。
(5) 要满足“只有开关S₂接b时才为低温挡”，低温挡需总电阻最大（功率最小），即两个电阻串联。补充元件：最上方虚线框内画定值电阻，中间与S₂直接相连的虚线框内画开关S₁，最下方虚线框内画定值电阻。此时：S₂接b且S₁断开时，两电阻串联，总电阻最大，功率最小，为低温挡；S₂接b且S₁闭合时，仅下方电阻工作，为中温挡；S₂接a且S₁闭合时，两电阻并联，总电阻最小，功率最大，为高温挡，符合要求。
【答案】
(1) 电流的热效应；内
(2) 大于
(3) 3
(4) D
(5) 最上方虚线框为定值电阻，中间与S₂直接相连的虚线框为开关S₁，最下方虚线框为定值电阻。
【知识点】
电流的热效应、电阻、电功率
【点评】
本题结合生活中的电热毯，综合考查电学核心知识，注重知识的实际应用，各小问难度梯度合理，能较好考查学生的电学综合应用能力。
【难度系数】
0.5
