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10.把一个标有“10 V 3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作,此时小灯泡的电阻是
33.3
Ω。该电路工作10 s定值电阻产生的热量是6
J。答案
10.33.3 6
解析
【分析】
要解决本题，需分两步计算：第一步利用小灯泡的额定电压和额定功率，结合电功率公式求出小灯泡的电阻；第二步根据串联电路的电流、电压特点，先算出电路电流和定值电阻两端的电压，再结合焦耳定律求出定值电阻产生的热量。
【解析】
1. 计算小灯泡的电阻：
已知小灯泡的额定电压$ U_{额}=10V $，额定功率$ P_{额}=3W $，根据电功率公式$ P=\frac{U^2}{R} $，变形可得小灯泡的电阻：
$ R_{灯}=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}=\frac{(10V)^2}{3W}=\frac{100}{3}\approx33.3Ω $。
2. 计算定值电阻产生的热量：
小灯泡正常工作时，电路电流等于小灯泡的额定电流，即：
$ I=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{3W}{10V}=0.3A $。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此定值电阻两端的电压：
$ U_R=U - U_{额}=12V -10V=2V $。
定值电阻为纯电阻，产生的热量等于电流做的功，根据公式$ Q=W=U_R It $，代入时间$ t=10s $得：
$ Q=2V×0.3A×10s=6J $。
【答案】
33.3；6
【知识点】
电功率计算、串联电路特点、焦耳定律
【点评】
本题为电学基础综合题，考查串联电路规律及电功率、热量的计算，需熟练掌握相关公式和电路特点，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需分两步计算：第一步利用小灯泡的额定电压和额定功率，结合电功率公式求出小灯泡的电阻；第二步根据串联电路的电流、电压特点，先算出电路电流和定值电阻两端的电压，再结合焦耳定律求出定值电阻产生的热量。
【解析】
1. 计算小灯泡的电阻：
已知小灯泡的额定电压$ U_{额}=10V $，额定功率$ P_{额}=3W $，根据电功率公式$ P=\frac{U^2}{R} $，变形可得小灯泡的电阻：
$ R_{灯}=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}=\frac{(10V)^2}{3W}=\frac{100}{3}\approx33.3Ω $。
2. 计算定值电阻产生的热量：
小灯泡正常工作时，电路电流等于小灯泡的额定电流，即：
$ I=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{3W}{10V}=0.3A $。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此定值电阻两端的电压：
$ U_R=U - U_{额}=12V -10V=2V $。
定值电阻为纯电阻，产生的热量等于电流做的功，根据公式$ Q=W=U_R It $，代入时间$ t=10s $得：
$ Q=2V×0.3A×10s=6J $。
【答案】
33.3；6
【知识点】
电功率计算、串联电路特点、焦耳定律
【点评】
本题为电学基础综合题，考查串联电路规律及电功率、热量的计算，需熟练掌握相关公式和电路特点，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.7
11.如图所示,是塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的
热
效应实现高温封口,3 s内产生的热量为75
J。若使用时总把塑料袋烫坏,可以增大
(填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。答案
11.热 75 增大
解析
【分析】
首先，电热丝工作时将电能转化为内能，对应电流的热效应；计算电热丝产生的热量时，该电路为纯电阻电路，可利用焦耳定律的变形公式$Q=\frac{U^2t}{R}$计算；若塑料袋被烫坏，说明相同时间内产生的热量过多，需根据热量公式分析电阻对电热的影响，进而确定调节方向。
【解析】
1. 电流通过电热丝时，电能转化为内能，这是利用了电流的热效应。
2. 已知电源电压$U=5V$，电热丝电阻$R=1Ω$，时间$t=3s$，纯电阻电路中产生的热量$Q=\frac{U^2t}{R}$，代入数值计算：$Q=\frac{(5V)^2×3s}{1Ω}=75J$。
3. 若塑料袋被烫坏，说明相同时间内产生的热量过多，根据$Q=\frac{U^2t}{R}$，电源电压$U$和时间$t$不变，要减少产生的热量，需增大电热丝的阻值（因为$Q$与$R$成反比，$R$增大时$Q$减小），所以应增大电热丝的阻值。
【答案】
热；75；增大
【知识点】
电流的热效应、焦耳定律、电热计算
【点评】
本题结合生活中的塑料袋封口夹，考查电流热效应、电热计算及电热调节，将物理知识与生活实际结合，属于基础应用类题目，需掌握纯电阻电路的热量计算方法。
【难度系数】
0.5
首先，电热丝工作时将电能转化为内能，对应电流的热效应；计算电热丝产生的热量时，该电路为纯电阻电路，可利用焦耳定律的变形公式$Q=\frac{U^2t}{R}$计算；若塑料袋被烫坏，说明相同时间内产生的热量过多，需根据热量公式分析电阻对电热的影响，进而确定调节方向。
【解析】
1. 电流通过电热丝时，电能转化为内能，这是利用了电流的热效应。
2. 已知电源电压$U=5V$，电热丝电阻$R=1Ω$，时间$t=3s$，纯电阻电路中产生的热量$Q=\frac{U^2t}{R}$，代入数值计算：$Q=\frac{(5V)^2×3s}{1Ω}=75J$。
3. 若塑料袋被烫坏，说明相同时间内产生的热量过多，根据$Q=\frac{U^2t}{R}$，电源电压$U$和时间$t$不变，要减少产生的热量，需增大电热丝的阻值（因为$Q$与$R$成反比，$R$增大时$Q$减小），所以应增大电热丝的阻值。
【答案】
热；75；增大
【知识点】
电流的热效应、焦耳定律、电热计算
【点评】
本题结合生活中的塑料袋封口夹，考查电流热效应、电热计算及电热调节，将物理知识与生活实际结合，属于基础应用类题目，需掌握纯电阻电路的热量计算方法。
【难度系数】
0.5
12.某电熨斗的部分参数如图甲所示，其内部有电热丝甲和乙，通过单独使用或组合使用可实现调温，其中甲电热丝的$I-U$曲线如图乙所示。
(1)此电熨斗的额定电压为
(2)该电熨斗以最大功率工作0.1 h，消耗电能为多少千瓦时？
(3)根据$I-U$曲线，求甲电热丝的阻值$R_甲$。
(4)求乙电热丝的阻值$R_乙$。
(1)此电熨斗的额定电压为
220
V。(2)该电熨斗以最大功率工作0.1 h，消耗电能为多少千瓦时？
(3)根据$I-U$曲线，求甲电热丝的阻值$R_甲$。
(4)求乙电热丝的阻值$R_乙$。
答案
12.(1)220
(2)已知最大功率$P_{最大}=1\ 650\ \mathrm{W}=1.65\ \mathrm{kW}$,则其以最大功率工作0.1 h消耗电能:
$W=Pt=1.65\ \mathrm{kW}×0.1\ \mathrm{h}=0.165\ \mathrm{kW·h}$
(3)由图乙可知,当甲电热丝两端电压$U=220\ \mathrm{V}$时,通过甲的电流$I_甲=2.5\ \mathrm{A}$。根据欧姆定律可得:
$R_甲=\frac{U}{I_甲}=\frac{220\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{A}}=88\ \Omega$
(4)电源电压一定时,并联电路总电阻最小,总功率最大,因此电熨斗的最大功率是甲、乙并联在220 V电路中时的总功率。甲的功率:$P_甲=UI_甲=220\ \mathrm{V}×2.5\ \mathrm{A}=550\ \mathrm{W}$
乙的功率:$P_乙=P_{最大}-P_甲=1\ 650\ \mathrm{W}-550\ \mathrm{W}=1\ 100\ \mathrm{W}$
由$P=\frac{U^2}{R}$可得:
$R_乙=\frac{U^2}{P_乙}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1\ 100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$
(2)已知最大功率$P_{最大}=1\ 650\ \mathrm{W}=1.65\ \mathrm{kW}$,则其以最大功率工作0.1 h消耗电能:
$W=Pt=1.65\ \mathrm{kW}×0.1\ \mathrm{h}=0.165\ \mathrm{kW·h}$
(3)由图乙可知,当甲电热丝两端电压$U=220\ \mathrm{V}$时,通过甲的电流$I_甲=2.5\ \mathrm{A}$。根据欧姆定律可得:
$R_甲=\frac{U}{I_甲}=\frac{220\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{A}}=88\ \Omega$
(4)电源电压一定时,并联电路总电阻最小,总功率最大,因此电熨斗的最大功率是甲、乙并联在220 V电路中时的总功率。甲的功率:$P_甲=UI_甲=220\ \mathrm{V}×2.5\ \mathrm{A}=550\ \mathrm{W}$
乙的功率:$P_乙=P_{最大}-P_甲=1\ 650\ \mathrm{W}-550\ \mathrm{W}=1\ 100\ \mathrm{W}$
由$P=\frac{U^2}{R}$可得:
$R_乙=\frac{U^2}{P_乙}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1\ 100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$
解析
【分析】
1. 第(1)问：直接从图甲的参数信息中提取额定电压即可；
2. 第(2)问：消耗电能利用公式$W=Pt$，需将功率单位转换为kW，时间单位为h，代入计算；
3. 第(3)问：根据图乙，找到甲电热丝在额定电压下的电流，结合欧姆定律$R=\frac{U}{I}$计算甲的电阻；
4. 第(4)问：电熨斗最大功率是甲、乙并联时的总功率（并联电路总电阻最小，总功率最大），先计算甲的功率，再用总功率减去甲的功率得到乙的功率，最后利用$P=\frac{U^2}{R}$变形求乙的电阻。
【解析】
(1) 由图甲可知，电熨斗的额定电压为220 V；
(2) 已知最大功率$P_{最大}=1650\ \mathrm{W}=1.65\ \mathrm{kW}$，工作时间$t=0.1\ \mathrm{h}$，根据电能公式$W=Pt$，消耗的电能：
$W=Pt=1.65\ \mathrm{kW}×0.1\ \mathrm{h}=0.165\ \mathrm{kW·h}$；
(3) 由图乙可知，当甲电热丝两端电压$U=220\ \mathrm{V}$时，通过甲的电流$I_甲=2.5\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，甲的电阻：
$R_甲=\frac{U}{I_甲}=\frac{220\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{A}}=88\ \Omega$；
(4) 电源电压一定时，并联电路总电阻最小，总功率最大，因此最大功率是甲、乙并联时的总功率。甲的功率：
$P_甲=UI_甲=220\ \mathrm{V}×2.5\ \mathrm{A}=550\ \mathrm{W}$；
乙的功率：$P_乙=P_{最大}-P_甲=1650\ \mathrm{W}-550\ \mathrm{W}=1100\ \mathrm{W}$；
根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U^2}{P}$，则乙的电阻：
$R_乙=\frac{U^2}{P_乙}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$。
【答案】
(1)220；
(2)0.165 kW·h；
(3)88 Ω；
(4)44 Ω。
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电能计算
【点评】
本题结合生活中的电熨斗参数，考查电学基本公式的应用，需要理解并联电路总功率最大的特点，注重知识的实际应用，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.5
1. 第(1)问：直接从图甲的参数信息中提取额定电压即可；
2. 第(2)问：消耗电能利用公式$W=Pt$，需将功率单位转换为kW，时间单位为h，代入计算；
3. 第(3)问：根据图乙，找到甲电热丝在额定电压下的电流，结合欧姆定律$R=\frac{U}{I}$计算甲的电阻；
4. 第(4)问：电熨斗最大功率是甲、乙并联时的总功率（并联电路总电阻最小，总功率最大），先计算甲的功率，再用总功率减去甲的功率得到乙的功率，最后利用$P=\frac{U^2}{R}$变形求乙的电阻。
【解析】
(1) 由图甲可知，电熨斗的额定电压为220 V；
(2) 已知最大功率$P_{最大}=1650\ \mathrm{W}=1.65\ \mathrm{kW}$，工作时间$t=0.1\ \mathrm{h}$，根据电能公式$W=Pt$，消耗的电能：
$W=Pt=1.65\ \mathrm{kW}×0.1\ \mathrm{h}=0.165\ \mathrm{kW·h}$；
(3) 由图乙可知，当甲电热丝两端电压$U=220\ \mathrm{V}$时，通过甲的电流$I_甲=2.5\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，甲的电阻：
$R_甲=\frac{U}{I_甲}=\frac{220\ \mathrm{V}}{2.5\ \mathrm{A}}=88\ \Omega$；
(4) 电源电压一定时，并联电路总电阻最小，总功率最大，因此最大功率是甲、乙并联时的总功率。甲的功率：
$P_甲=UI_甲=220\ \mathrm{V}×2.5\ \mathrm{A}=550\ \mathrm{W}$；
乙的功率：$P_乙=P_{最大}-P_甲=1650\ \mathrm{W}-550\ \mathrm{W}=1100\ \mathrm{W}$；
根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U^2}{P}$，则乙的电阻：
$R_乙=\frac{U^2}{P_乙}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{1100\ \mathrm{W}}=44\ \Omega$。
【答案】
(1)220；
(2)0.165 kW·h；
(3)88 Ω；
(4)44 Ω。
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电能计算
【点评】
本题结合生活中的电熨斗参数，考查电学基本公式的应用，需要理解并联电路总功率最大的特点，注重知识的实际应用，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.5
1.近年来,物理学家在石墨烯超导领域中取得了重大突破。若未来利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电,将实现电能零耗损。其节能依据的原理是 (
A.焦耳定律
B.能量守恒定律
C.欧姆定律
D.牛顿第一定律
A
)A.焦耳定律
B.能量守恒定律
C.欧姆定律
D.牛顿第一定律
答案
1.A
解析
【分析】
解题时需先明确各物理定律的核心内容，结合题目中“零电阻输电实现电能零耗损”的条件，逐一分析选项对应的原理：焦耳定律描述电流通过导体产生热量的规律，能量守恒定律强调能量总量不变，欧姆定律关联电流、电压、电阻的关系，牛顿第一定律针对物体惯性。通过匹配“零电阻→无热量损耗”的逻辑，确定对应原理。
【解析】
根据各定律的含义分析：
1. 焦耳定律：电流通过导体产生的热量公式为$Q=I^2Rt$，当导体电阻$R=0$时，产生的热量$Q=0$，因此远距离输电时不会因发热损耗电能，这是超导输电节能的依据；
2. 能量守恒定律：仅说明能量不会凭空产生或消失，与电能损耗的直接原因无关；
3. 欧姆定律：描述电流、电压、电阻的定量关系，不是电能零耗损的依据；
4. 牛顿第一定律：研究物体的惯性，与电学无关。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律、超导现象
【点评】
本题考查物理定律的实际应用，需准确区分各定律的适用场景，结合超导输电的特点分析原理，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
解题时需先明确各物理定律的核心内容，结合题目中“零电阻输电实现电能零耗损”的条件，逐一分析选项对应的原理：焦耳定律描述电流通过导体产生热量的规律，能量守恒定律强调能量总量不变，欧姆定律关联电流、电压、电阻的关系，牛顿第一定律针对物体惯性。通过匹配“零电阻→无热量损耗”的逻辑，确定对应原理。
【解析】
根据各定律的含义分析：
1. 焦耳定律：电流通过导体产生的热量公式为$Q=I^2Rt$，当导体电阻$R=0$时，产生的热量$Q=0$，因此远距离输电时不会因发热损耗电能，这是超导输电节能的依据；
2. 能量守恒定律：仅说明能量不会凭空产生或消失，与电能损耗的直接原因无关；
3. 欧姆定律：描述电流、电压、电阻的定量关系，不是电能零耗损的依据；
4. 牛顿第一定律：研究物体的惯性，与电学无关。
综上，答案选A。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律、超导现象
【点评】
本题考查物理定律的实际应用，需准确区分各定律的适用场景，结合超导输电的特点分析原理，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.5
2.如图所示是一种简易点火装置，将一张锡纸剪成中间窄、两端宽的形状，再将锡纸两端分别与干电池的正负极连接。过一会儿，看到锡纸中间部分燃烧起来，这是因为锡纸是
锡纸形状
导体
（填“导体”或“绝缘体”），通过锡纸中间和两端部分的电流相等
（填“相等”或“不相等”），相比两端，中间狭窄的地方电阻较大
（填“较大”或“较小”），根据公式$Q=I^2Rt$
可知，相同时间内锡纸狭窄处会产生较多热量。锡纸形状
答案
2.导体 相等 较大 $Q=I^2Rt$
解析
【分析】
要解决这个问题，需结合导体的判断、串联电路的电流规律、影响电阻大小的因素以及焦耳定律分析：首先，锡纸是金属材料，容易导电，属于导体；将锡纸两端接干电池正负极时，锡纸相当于串联在电路中，串联电路各处电流相等；中间狭窄部分与两端相比，材料、长度相同，横截面积更小，电阻更大；最后根据焦耳定律，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此中间狭窄处产热多，使锡纸燃烧。
【解析】
1. 锡纸的导电性：锡纸由金属制成，金属是导体，因此锡纸是导体；
2. 电流特点：锡纸两端接干电池正负极，整个锡纸为串联电路，根据串联电路的电流规律，各处电流相等，所以通过锡纸中间和两端的电流相等；
3. 电阻大小：锡纸中间狭窄，与两端相比，材料、长度相同，横截面积更小，根据电阻的决定因素，横截面积越小电阻越大，因此中间狭窄处电阻较大；
4. 产热公式：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电流$I$和通电时间$t$相同时，电阻$R$越大，产生的热量$Q$越多，所以相同时间内锡纸狭窄处会产生较多热量，温度升高使锡纸燃烧。
【答案】导体 相等 较大 $Q=I^2Rt$
【知识点】导体、串联电路电流特点、焦耳定律
【点评】本题结合简易点火的小实验，考查电学基础知识点，将物理知识与实际场景结合，注重基础应用，难度适中。
【难度系数】0.6
要解决这个问题，需结合导体的判断、串联电路的电流规律、影响电阻大小的因素以及焦耳定律分析：首先，锡纸是金属材料，容易导电，属于导体；将锡纸两端接干电池正负极时，锡纸相当于串联在电路中，串联电路各处电流相等；中间狭窄部分与两端相比，材料、长度相同，横截面积更小，电阻更大；最后根据焦耳定律，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此中间狭窄处产热多，使锡纸燃烧。
【解析】
1. 锡纸的导电性：锡纸由金属制成，金属是导体，因此锡纸是导体；
2. 电流特点：锡纸两端接干电池正负极，整个锡纸为串联电路，根据串联电路的电流规律，各处电流相等，所以通过锡纸中间和两端的电流相等；
3. 电阻大小：锡纸中间狭窄，与两端相比，材料、长度相同，横截面积更小，根据电阻的决定因素，横截面积越小电阻越大，因此中间狭窄处电阻较大；
4. 产热公式：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电流$I$和通电时间$t$相同时，电阻$R$越大，产生的热量$Q$越多，所以相同时间内锡纸狭窄处会产生较多热量，温度升高使锡纸燃烧。
【答案】导体 相等 较大 $Q=I^2Rt$
【知识点】导体、串联电路电流特点、焦耳定律
【点评】本题结合简易点火的小实验，考查电学基础知识点，将物理知识与实际场景结合，注重基础应用，难度适中。
【难度系数】0.6
