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15. 图18-4-6是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后,根据实验数据作出的U-I图像。若将L和R串联接在8 V的电源两端,L与R的电阻之比为
1:1
；若将L和R并联在2 V的电源两端,在1 min内,L与R产生的热量之比为3:2
。答案
$1:1$ $3:2$
解析
【解析】
1. 当L和R串联接在8V电源两端时，串联电路中电流处处相等，总电压等于各部分电压之和。由U-I图像可知，当电流$ I=0.2A $时，$ U_R=4V $，$ U_L=4V $，满足$ U_R+U_L=8V $。
根据欧姆定律$ R=\frac{U}{I} $，可得：
$ R_R=\frac{U_R}{I}=\frac{4V}{0.2A}=20Ω $，$ R_L=\frac{U_L}{I}=\frac{4V}{0.2A}=20Ω $，
因此$ R_L:R_R=1:1 $。
2. 当L和R并联在2V电源两端时，并联电路各支路电压相等，均为2V。由U-I图像可知，此时$ I_R=0.1A $，$ I_L=0.15A $。
纯电阻电路中，热量$ Q=W=UIt $，时间$ t=1min=60s $相同，电压U相同，故热量之比：
$ Q_L:Q_R=I_L:I_R=0.15A:0.1A=3:2 $。
【答案】
$ 1:1 $；$ 3:2 $
【知识点】
欧姆定律、串并联电路规律、焦耳定律
【点评】
本题结合U-I图像，考查串并联电路规律、欧姆定律与焦耳定律的应用，解题关键是从图像中准确获取对应电压、电流的数值。
【难度系数】
0.6
1. 当L和R串联接在8V电源两端时，串联电路中电流处处相等，总电压等于各部分电压之和。由U-I图像可知，当电流$ I=0.2A $时，$ U_R=4V $，$ U_L=4V $，满足$ U_R+U_L=8V $。
根据欧姆定律$ R=\frac{U}{I} $，可得：
$ R_R=\frac{U_R}{I}=\frac{4V}{0.2A}=20Ω $，$ R_L=\frac{U_L}{I}=\frac{4V}{0.2A}=20Ω $，
因此$ R_L:R_R=1:1 $。
2. 当L和R并联在2V电源两端时，并联电路各支路电压相等，均为2V。由U-I图像可知，此时$ I_R=0.1A $，$ I_L=0.15A $。
纯电阻电路中，热量$ Q=W=UIt $，时间$ t=1min=60s $相同，电压U相同，故热量之比：
$ Q_L:Q_R=I_L:I_R=0.15A:0.1A=3:2 $。
【答案】
$ 1:1 $；$ 3:2 $
【知识点】
欧姆定律、串并联电路规律、焦耳定律
【点评】
本题结合U-I图像，考查串并联电路规律、欧姆定律与焦耳定律的应用，解题关键是从图像中准确获取对应电压、电流的数值。
【难度系数】
0.6
16. 某款家用电热取暖器有两个挡位,它正常工作时,下列说法正确的是(
A.取暖器的电热丝是由熔点低的材料制成的
B.“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C.“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
D
)。A.取暖器的电热丝是由熔点低的材料制成的
B.“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C.“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
答案
D
解析
【解析】
逐一分析各选项：
A. 电热丝需长期在高温环境下工作，应由熔点高的材料制成，A错误；
B. 根据$Q=W=Pt$，产生热量的多少与功率和工作时间均有关，高温挡功率大，但若工作时间短，产生的热量不一定比低温挡多，B错误；
C. 家庭电路电压恒定（220V），由$P=\frac{U^2}{R}$可知，功率越大，电阻越小，高温挡功率大，因此工作电阻更小，C错误；
D. 电热丝与导线串联，通过的电流相同，电热丝产生的热量远多于导线，根据$Q=I^2Rt$，在电流和时间相同时，电阻越大产生热量越多，因此连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，D正确。
【答案】
D
【知识点】
电功率的计算、焦耳定律、串联电路特点
【点评】
本题结合家用电热取暖器的挡位问题，考查电学规律的应用，需结合公式分析各选项，注重对物理公式的理解与灵活运用。
【难度系数】
0.7
逐一分析各选项：
A. 电热丝需长期在高温环境下工作，应由熔点高的材料制成，A错误；
B. 根据$Q=W=Pt$，产生热量的多少与功率和工作时间均有关，高温挡功率大，但若工作时间短，产生的热量不一定比低温挡多，B错误；
C. 家庭电路电压恒定（220V），由$P=\frac{U^2}{R}$可知，功率越大，电阻越小，高温挡功率大，因此工作电阻更小，C错误；
D. 电热丝与导线串联，通过的电流相同，电热丝产生的热量远多于导线，根据$Q=I^2Rt$，在电流和时间相同时，电阻越大产生热量越多，因此连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，D正确。
【答案】
D
【知识点】
电功率的计算、焦耳定律、串联电路特点
【点评】
本题结合家用电热取暖器的挡位问题，考查电学规律的应用，需结合公式分析各选项，注重对物理公式的理解与灵活运用。
【难度系数】
0.7
17. 图18-4-7是探究电流热效应的实验装置,两个相同透明容器中密封着等量的空气和电阻$R_1、$$R_2,$其中$R_1 = 5Ω,R_2 = R_3 = 10Ω。$下列说法正确的是(
A.只闭合$S_1,$可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B.只闭合$S_1,$若电路中的电流为0.2 A,则通电1 min电阻$R_1$产生的热量为0.2 J
C.闭合$S_1$和$S_2$后,通过$R_1$的电流是通过$R_2$电流的1/2
D.闭合$S_1$和$S_2$后,左右两侧U形管内液柱的高度差一样
A
)。A.只闭合$S_1,$可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
B.只闭合$S_1,$若电路中的电流为0.2 A,则通电1 min电阻$R_1$产生的热量为0.2 J
C.闭合$S_1$和$S_2$后,通过$R_1$的电流是通过$R_2$电流的1/2
D.闭合$S_1$和$S_2$后,左右两侧U形管内液柱的高度差一样
答案
A
解析
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：只闭合$S_1$时，$R_1$与$R_2$串联，通过两电阻的电流相等，电阻不同，根据控制变量法，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，A正确。
选项B：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，代入$I=0.2\ \mathrm{A}$，$R_1=5\ \Omega$，$t=60\ \mathrm{s}$，得$Q=(0.2\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega×60\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{J}$，B错误。
选项C：闭合$S_1$和$S_2$后，$R_2$与$R_3$并联，并联总电阻$R_{\mathrm{并}}=\frac{R_2R_3}{R_2+R_3}=5\ \Omega$，再与$R_1$串联，通过$R_1$的电流为干路电流$I$，并联部分电压$U_{\mathrm{并}}=IR_{\mathrm{并}}$，通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_{\mathrm{并}}}{R_2}=\frac{IR_{\mathrm{并}}}{R_2}=\frac{I×5\ \Omega}{10\ \Omega}=\frac{I}{2}$，即通过$R_1$的电流是通过$R_2$电流的2倍，C错误。
选项D：闭合$S_1$和$S_2$后，由$Q=I^2Rt$，$Q_1=I^2R_1t$，$Q_2=I_2^2R_2t=(\frac{I}{2})^2×10\ \Omega× t=2.5I^2t$，$Q_1=5I^2t$，则$Q_1＞Q_2$，左侧U形管内液柱高度差更大，D错误。
【答案】
A
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；串并联电路特点
【点评】
本题考查电流热效应的探究实验，需结合串并联电路特点和焦耳定律，利用控制变量法分析实验，明确不同开关状态下的电路连接方式是解题关键。
【难度系数】
0.6
逐一分析各选项：
选项A：只闭合$S_1$时，$R_1$与$R_2$串联，通过两电阻的电流相等，电阻不同，根据控制变量法，可探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，A正确。
选项B：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，代入$I=0.2\ \mathrm{A}$，$R_1=5\ \Omega$，$t=60\ \mathrm{s}$，得$Q=(0.2\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega×60\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{J}$，B错误。
选项C：闭合$S_1$和$S_2$后，$R_2$与$R_3$并联，并联总电阻$R_{\mathrm{并}}=\frac{R_2R_3}{R_2+R_3}=5\ \Omega$，再与$R_1$串联，通过$R_1$的电流为干路电流$I$，并联部分电压$U_{\mathrm{并}}=IR_{\mathrm{并}}$，通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_{\mathrm{并}}}{R_2}=\frac{IR_{\mathrm{并}}}{R_2}=\frac{I×5\ \Omega}{10\ \Omega}=\frac{I}{2}$，即通过$R_1$的电流是通过$R_2$电流的2倍，C错误。
选项D：闭合$S_1$和$S_2$后，由$Q=I^2Rt$，$Q_1=I^2R_1t$，$Q_2=I_2^2R_2t=(\frac{I}{2})^2×10\ \Omega× t=2.5I^2t$，$Q_1=5I^2t$，则$Q_1＞Q_2$，左侧U形管内液柱高度差更大，D错误。
【答案】
A
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；串并联电路特点
【点评】
本题考查电流热效应的探究实验，需结合串并联电路特点和焦耳定律，利用控制变量法分析实验，明确不同开关状态下的电路连接方式是解题关键。
【难度系数】
0.6
18. 如图18-4-8甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图18-4-8乙所示。下列说法正确的是(
① 电源电压为6 V
② 定值电阻R的阻值为5Ω
③ 滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④ 滑片P在b端时,通电1 min电阻R产生的热量为27 J
A.只有②③
B.只有①③
C.只有②③④
D.只有①②④
C
)。① 电源电压为6 V
② 定值电阻R的阻值为5Ω
③ 滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④ 滑片P在b端时,通电1 min电阻R产生的热量为27 J
A.只有②③
B.只有①③
C.只有②③④
D.只有①②④
答案
C
解析
由图甲知，R与$R_{P}$串联，电压表测R两端电压，电流表测电路电流。
1. 滑片在a端时，$R_{P}=0$，电路为R的简单电路，此时电压表示数最大为电源电压$U$，电流最大为$I_{大}=0.9A$，由图乙知此时$U=4.5V$，故①错误。
2. 由$I = \frac{U}{R}$，$R=\frac{U}{I_{大}}=\frac{4.5V}{0.9A}=5\Omega$，故②正确。
3. 滑片在b端时，$R_{P}$最大，电路电流最小$I_{小}=0.3A$，此时R两端电压$U_{R}=1.5V$，滑动变阻器两端电压$U_{P}=U - U_{R}=4.5V - 1.5V=3V$，$R_{P}=\frac{U_{P}}{I_{小}}=\frac{3V}{0.3A}=10\Omega$，故③正确。
4. 滑片在b端时，通电1min电阻R产生的热量：$Q=W=U_{R}I_{小}t=1.5V×0.3A×60s = 27J$，故④正确。
结论：②③④正确，选C。
1. 滑片在a端时，$R_{P}=0$，电路为R的简单电路，此时电压表示数最大为电源电压$U$，电流最大为$I_{大}=0.9A$，由图乙知此时$U=4.5V$，故①错误。
2. 由$I = \frac{U}{R}$，$R=\frac{U}{I_{大}}=\frac{4.5V}{0.9A}=5\Omega$，故②正确。
3. 滑片在b端时，$R_{P}$最大，电路电流最小$I_{小}=0.3A$，此时R两端电压$U_{R}=1.5V$，滑动变阻器两端电压$U_{P}=U - U_{R}=4.5V - 1.5V=3V$，$R_{P}=\frac{U_{P}}{I_{小}}=\frac{3V}{0.3A}=10\Omega$，故③正确。
4. 滑片在b端时，通电1min电阻R产生的热量：$Q=W=U_{R}I_{小}t=1.5V×0.3A×60s = 27J$，故④正确。
结论：②③④正确，选C。
