2. 如图所示,电源两端的电压为6 V,其中一个定值电阻的电阻$R_2$为20 Ω,闭合开关S,电压表示数为4 V,则通电100 s整个电路产生的热量为J。

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由电路图可知，$R_1$与$R_2$串联，电压表测$R_2$两端的电压。
已知电源电压 $U = 6V$ ，$R_2$两端电压 $U_2 = 4V$，则$R_1$两端电压 $U_1 = U - U_2 = 6V - 4V = 2V$ 。
根据串联电路电流相等，由欧姆定律 $I = \frac{U_2}{R_2}=\frac{4V}{20\Omega}= 0.2A$，即电路中的电流 $I = 0.2A$。
根据焦耳定律，整个电路产生的热量 $Q=W = UIt = 6V×0.2A×100s = 120J$。

3. (多选)如图所示,电源电压不变,只闭合开关$S_1$时,电流表的示数为0.4 A；断开开关$S_1,$将电流表和电压表的位置互换,再将开关$S_1、$$S_2$均闭合后,电流表的示数为1 A,电压表的示数为6 V。下列说法正确的是()。

A.电源电压为6 V
B.定值电阻的电阻$R_2$为15 Ω
C.两表位置互换前后,电阻为$R_1$的定值电阻两端的电压之比为2:5
D.两表位置互换前后,电阻为$R_2$的定值电阻的功率之比为9:25

ACD

第二种情况电压表测电源电压，电源电压U=6V，A正确。
互换后R₁单独接入，电流1A，R₁=6V/1A=6Ω；第一种情况串联总电阻R=6V/0.4A=15Ω，R₂=15Ω-6Ω=9Ω，B错误。
互换前R₁电压U₁=0.4A×6Ω=2.4V，互换后U₁'=6V，电压之比2.4V:6V=2:5，C正确。
互换前R₂功率P₂=(0.4A)²×9Ω=1.44W，互换后P₂'=(6V)²/9Ω=4W，功率之比1.44W:4W=9:25，D正确。

4. 小明给爷爷的房间设计了一个夜灯工作电路,如图所示。电源电压恒为6 V,地灯$L_1$标有“6 V 3 W”字样,床灯$L_2$标有“6 V 6 W”字样。
(1)闭合开关$S_1,$断开开关$S_2,$灯发光。
(2)求$L_2$正常工作时的电阻$R_2。$

(3)闭合开关$S_1、$$S_2,$求整个电路工作1 min消耗的电能。

(1)L₁
(2)由$P=UI=\frac{U^{2}}{R}$得，$R_{2}=\frac{U^{2}_{额2}}{P_{额2}}=\frac{(6\,V)^{2}}{6\,W}=6\,\Omega$
(3)闭合$S_1$、$S_2$时，$L_1$、$L_2$并联，均正常发光，总功率$P=P_1+P_2=3\,W+6\,W=9\,W$，$t=1\,min=60\,s$，电能$W=Pt=9\,W×60\,s=540\,J$

5. 为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1 kg的水,将电热水壶接入家庭电路中,通电加热210 s后水温从20 ℃上升到70 ℃。已知水的比热容为$4.2×10^3 J/(kg·℃)。$
(1)求该过程中水吸收的热量。
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水壶的电功率。
(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比偏大还是偏小？简要说明原因。

(1)水吸收的热量：$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^3\ J/(kg·℃)×1\ kg×(70\ ℃-20\ ℃)=2.1×10^5\ J$
(2)电流产生的热量$Q_{放}=Q_{吸}=2.1×10^5\ J$，电功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Q_{放}}{t}=\frac{2.1×10^5\ J}{210\ s}=1000\ W$
(3)偏小；电流产生的热量有部分散失到空气中，并非全部被水吸收，即计算时$Q_{放}$大于实际被水吸收的热量，根据$P=\frac{Q_{放}}{t}$，测得的功率偏小。