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13. 某研究性学习小组利用标有“$220\ V \ \ 40\ W$”的灯泡$L_1$和标有“$220\ V \ \ 15\ W$”的灯泡$L_2$所设计的四个电路图如下，当把它们分别接入同一家庭电路中时，对甲、乙、丙、丁四个电路消耗的实际功率大小排列正确的是(
A.$P_丁 ＞ P_甲 ＞ P_乙 ＞ P_丙$
B.$P_甲 ＞ P_丁 ＞ P_丙 ＞ P_乙$
C.$P_丁 ＞ P_乙 ＞ P_甲 ＞ P_丙$
D.$P_甲 = P_乙 = P_丙 = P_丁$
A
)。A.$P_丁 ＞ P_甲 ＞ P_乙 ＞ P_丙$
B.$P_甲 ＞ P_丁 ＞ P_丙 ＞ P_乙$
C.$P_丁 ＞ P_乙 ＞ P_甲 ＞ P_丙$
D.$P_甲 = P_乙 = P_丙 = P_丁$
答案
A
解析
【解析】
1. 根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，在额定电压相同的情况下，额定功率越小，电阻越大，因此$R_{L1}＜R_{L2}$。
2. 分析各电路总电阻：
甲电路：总电阻$R_甲=R_{L1}$
乙电路：总电阻$R_乙=R_{L2}$
丙电路：两灯串联，总电阻$R_丙=R_{L1}+R_{L2}$
丁电路：两灯并联，总电阻$R_丁=\frac{R_{L1}R_{L2}}{R_{L1}+R_{L2}}$
3. 比较总电阻大小：$R_丙 ＞ R_乙 ＞ R_甲 ＞ R_丁$。
4. 家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，总电阻越小，电路消耗的实际功率越大，因此实际功率大小关系为$P_丁 ＞ P_甲 ＞ P_乙 ＞ P_丙$。
【答案】
A
【知识点】
电功率的计算；串并联电路电阻规律
【点评】
本题考查串并联电路的电阻特点和电功率公式的应用，关键是明确不同连接方式下总电阻的大小关系，结合$P=\frac{U^2}{R}$判断总功率大小。
【难度系数】
0.6
1. 根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，在额定电压相同的情况下，额定功率越小，电阻越大，因此$R_{L1}＜R_{L2}$。
2. 分析各电路总电阻：
甲电路：总电阻$R_甲=R_{L1}$
乙电路：总电阻$R_乙=R_{L2}$
丙电路：两灯串联，总电阻$R_丙=R_{L1}+R_{L2}$
丁电路：两灯并联，总电阻$R_丁=\frac{R_{L1}R_{L2}}{R_{L1}+R_{L2}}$
3. 比较总电阻大小：$R_丙 ＞ R_乙 ＞ R_甲 ＞ R_丁$。
4. 家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，总电阻越小，电路消耗的实际功率越大，因此实际功率大小关系为$P_丁 ＞ P_甲 ＞ P_乙 ＞ P_丙$。
【答案】
A
【知识点】
电功率的计算；串并联电路电阻规律
【点评】
本题考查串并联电路的电阻特点和电功率公式的应用，关键是明确不同连接方式下总电阻的大小关系，结合$P=\frac{U^2}{R}$判断总功率大小。
【难度系数】
0.6
14. 下图是小红家电取暖器的简化电路图，其中$R_1$、$R_2$为加热电阻丝(已知$R_1 ＞ R_2$)。该电取暖器正常工作时分高温、中温、低温三挡，铭牌上标有“$1200\ W/?\ W/400\ W$”字样。下列说法正确的是(
A.若要使电取暖器在“高温挡”工作，只需要闭合开关$S_2$
B.电阻丝$R_2$的大小为$60.5\ \Omega$
C.电取暖器在“高温挡”正常工作$5\ min$，电路产生的热量为$3.6×10^6\ J$
D.“?”处的数值是$600$
B
)。A.若要使电取暖器在“高温挡”工作，只需要闭合开关$S_2$
B.电阻丝$R_2$的大小为$60.5\ \Omega$
C.电取暖器在“高温挡”正常工作$5\ min$，电路产生的热量为$3.6×10^6\ J$
D.“?”处的数值是$600$
答案
B
解析
【解析】
根据并联电路特点和$P=\frac{U^2}{R}$分析：
1. 挡位分析：
只闭合$S_1$：只有$R_1$工作，$P_1=400\ W$（低温挡）；
只闭合$S_2$：只有$R_2$工作，为中温挡，$P_2=1200\ W - 400\ W=800\ W$；
闭合$S_1$、$S_2$：$R_1$、$R_2$并联，总功率$P=1200\ W$（高温挡）。
2. 选项分析：
A选项：高温挡需闭合$S_1$和$S_2$，A错误；
B选项：由$P=\frac{U^2}{R}$得$R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(220\ V)^2}{800\ W}=60.5\ \Omega$，B正确；
C选项：高温挡工作5min产生的热量$Q=W=Pt=1200\ W×5×60\ s=3.6×10^5\ J$，C错误；
D选项：中温挡功率为800W，“?”处数值为800，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算；焦耳定律；并联电路特点
【点评】
本题考查电功率和焦耳定律的综合应用，需结合并联电路特点分析不同挡位的功率，明确各挡位对应的开关状态是解题关键。
【难度系数】
0.6
根据并联电路特点和$P=\frac{U^2}{R}$分析：
1. 挡位分析：
只闭合$S_1$：只有$R_1$工作，$P_1=400\ W$（低温挡）；
只闭合$S_2$：只有$R_2$工作，为中温挡，$P_2=1200\ W - 400\ W=800\ W$；
闭合$S_1$、$S_2$：$R_1$、$R_2$并联，总功率$P=1200\ W$（高温挡）。
2. 选项分析：
A选项：高温挡需闭合$S_1$和$S_2$，A错误；
B选项：由$P=\frac{U^2}{R}$得$R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(220\ V)^2}{800\ W}=60.5\ \Omega$，B正确；
C选项：高温挡工作5min产生的热量$Q=W=Pt=1200\ W×5×60\ s=3.6×10^5\ J$，C错误；
D选项：中温挡功率为800W，“?”处数值为800，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算；焦耳定律；并联电路特点
【点评】
本题考查电功率和焦耳定律的综合应用，需结合并联电路特点分析不同挡位的功率，明确各挡位对应的开关状态是解题关键。
【难度系数】
0.6
15. 下图是某同学设计的一款吹风机简化电路图，它可以实现常温高速、暖风低速和热风高速三种吹风功能，电动机上标有“$6\ V \ \ 3\ W$”字样，电源电压保持$6\ V$不变，发热电阻$R_1$、$R_2$的阻值分别为$8\ \Omega$、$5\ \Omega$。该同学由此得出的结论中，正确的是(
①开关 S 与 0、1 触点接触时，吹风机为常温高速吹风功能
②吹风机处于暖风低速吹风功能时，电路的总电阻为$20\ \Omega$
③开关 S 与 2、3 触点接触时，电路中的总电流为$1.7\ A$
④吹风机处于热风高速吹风功能时，发热电阻$1\ min$产生的热量为$612\ J$
A.①②④
B.②③
C.③④
D.③
D
)。①开关 S 与 0、1 触点接触时，吹风机为常温高速吹风功能
②吹风机处于暖风低速吹风功能时，电路的总电阻为$20\ \Omega$
③开关 S 与 2、3 触点接触时，电路中的总电流为$1.7\ A$
④吹风机处于热风高速吹风功能时，发热电阻$1\ min$产生的热量为$612\ J$
A.①②④
B.②③
C.③④
D.③
答案
D
解析
【解析】
1. 分析①：开关S与0、1触点接触时，电动机M与$R_1$串联，电动机两端电压小于额定电压，转速低，且$R_1$发热，为暖风低速吹风功能，并非常温高速，故①错误。
2. 分析②：电动机为非纯电阻用电器，不能用纯电阻公式计算其电阻，因此暖风低速时电路总电阻无法得出为$20\ \Omega$，故②错误。
3. 分析③：开关S与2、3触点接触时，电动机M与$R_2$并联，电源电压等于电动机额定电压，电动机正常工作，电流$I_M=\frac{P_M}{U_M}=\frac{3W}{6V}=0.5A$；$R_2$的电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6V}{5Ω}=1.2A$，总电流$I=I_M+I_2=0.5A+1.2A=1.7A$，故③正确。
4. 分析④：热风高速时，发热电阻为$R_2$，1min产生的热量$Q=\frac{U^2}{R_2}t=\frac{(6V)^2}{5Ω}×60s=432J≠612J$，故④错误。
综上，只有③正确。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路特点、非纯电阻电路计算、焦耳定律
【点评】
本题考查串并联电路的综合应用，需注意电动机为非纯电阻用电器，不能直接用纯电阻公式计算其电阻，要结合其额定参数分析电路状态。
【难度系数】
0.4
1. 分析①：开关S与0、1触点接触时，电动机M与$R_1$串联，电动机两端电压小于额定电压，转速低，且$R_1$发热，为暖风低速吹风功能，并非常温高速，故①错误。
2. 分析②：电动机为非纯电阻用电器，不能用纯电阻公式计算其电阻，因此暖风低速时电路总电阻无法得出为$20\ \Omega$，故②错误。
3. 分析③：开关S与2、3触点接触时，电动机M与$R_2$并联，电源电压等于电动机额定电压，电动机正常工作，电流$I_M=\frac{P_M}{U_M}=\frac{3W}{6V}=0.5A$；$R_2$的电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6V}{5Ω}=1.2A$，总电流$I=I_M+I_2=0.5A+1.2A=1.7A$，故③正确。
4. 分析④：热风高速时，发热电阻为$R_2$，1min产生的热量$Q=\frac{U^2}{R_2}t=\frac{(6V)^2}{5Ω}×60s=432J≠612J$，故④错误。
综上，只有③正确。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路特点、非纯电阻电路计算、焦耳定律
【点评】
本题考查串并联电路的综合应用，需注意电动机为非纯电阻用电器，不能直接用纯电阻公式计算其电阻，要结合其额定参数分析电路状态。
【难度系数】
0.4
