9. ★★ 如图所示的是直流电动机提升重物的示意图,电源电压$U$为50 V且保持不变,电路中的电流是2 A,质量为10 kg的重物$m$在电动机带动下以0.8 m/s的速度匀速上升,不计各处摩擦,则电动机线圈的电阻是($g$取10 N/kg) (

A.18 Ω
B.8 Ω
C.5 Ω
D.2 Ω
C
)A.18 Ω
B.8 Ω
C.5 Ω
D.2 Ω
答案
9.C 【点拨】电动机消耗的电功率$P_\mathrm{总}=UI=50\ \mathrm{V}×2\ \mathrm{A}=100\ \mathrm{W}$;电动机的输出功率$P_\mathrm{出}=Fv=mgv=10\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×0.8\ \mathrm{m/s}=80\ \mathrm{W}$;电动机消耗的电功率等于输出功率和线圈电阻产生的热功率之和,即$P_\mathrm{总}=P_\mathrm{出}+P_\mathrm{热}$;根据焦耳定律得线圈电阻的发热功率$P_\mathrm{热}=\frac{Q}{t}=\frac{I^2Rt}{t}=I^2R$,代入数据得$100\ \mathrm{W}=80\ \mathrm{W}+(2\ \mathrm{A})^2R$,解得$R=5\ \Omega$,故 C 正确。
解析
【分析】本题考查电动机的功率计算,电动机属于非纯电阻用电器,消耗的总电能一部分转化为提升重物的机械能,另一部分转化为线圈的内能(发热)。解题思路:先计算电动机消耗的总电功率,再计算电动机输出的机械功率(提升重物的功率),根据总功率等于机械功率与线圈热功率之和,结合热功率公式求出线圈电阻。
【解析】1. 计算电动机消耗的总电功率:根据公式$P_{\mathrm{总}}=UI$,代入$U=50\ \mathrm{V}$,$I=2\ \mathrm{A}$,得$P_{\mathrm{总}}=50\ \mathrm{V}×2\ \mathrm{A}=100\ \mathrm{W}$;
2. 计算电动机输出的机械功率:重物匀速上升,拉力$F=mg$,机械功率$P_{\mathrm{出}}=Fv=mgv$,代入$m=10\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,$v=0.8\ \mathrm{m/s}$,得$P_{\mathrm{出}}=10\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×0.8\ \mathrm{m/s}=80\ \mathrm{W}$;
3. 根据电动机的功率关系:$P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{出}}+P_{\mathrm{热}}$,而线圈的热功率$P_{\mathrm{热}}=I^2R$,因此$100\ \mathrm{W}=80\ \mathrm{W}+(2\ \mathrm{A})^2R$;
4. 解方程得:$R=\frac{100\ \mathrm{W}-80\ \mathrm{W}}{(2\ \mathrm{A})^2}=\frac{20\ \mathrm{W}}{4\ \mathrm{A}^2}=5\ \Omega$。
【答案】C
【知识点】电功率计算、电动机功率、焦耳定律
【点评】本题的核心是明确电动机为非纯电阻用电器,总功率等于输出的机械功率与线圈发热功率之和,需区分纯电阻与非纯电阻电路的功率关系,避免直接用欧姆定律计算电动机电阻的错误。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算电动机消耗的总电功率:根据公式$P_{\mathrm{总}}=UI$,代入$U=50\ \mathrm{V}$,$I=2\ \mathrm{A}$,得$P_{\mathrm{总}}=50\ \mathrm{V}×2\ \mathrm{A}=100\ \mathrm{W}$;
2. 计算电动机输出的机械功率:重物匀速上升,拉力$F=mg$,机械功率$P_{\mathrm{出}}=Fv=mgv$,代入$m=10\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,$v=0.8\ \mathrm{m/s}$,得$P_{\mathrm{出}}=10\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×0.8\ \mathrm{m/s}=80\ \mathrm{W}$;
3. 根据电动机的功率关系:$P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{出}}+P_{\mathrm{热}}$,而线圈的热功率$P_{\mathrm{热}}=I^2R$,因此$100\ \mathrm{W}=80\ \mathrm{W}+(2\ \mathrm{A})^2R$;
4. 解方程得:$R=\frac{100\ \mathrm{W}-80\ \mathrm{W}}{(2\ \mathrm{A})^2}=\frac{20\ \mathrm{W}}{4\ \mathrm{A}^2}=5\ \Omega$。
【答案】C
【知识点】电功率计算、电动机功率、焦耳定律
【点评】本题的核心是明确电动机为非纯电阻用电器,总功率等于输出的机械功率与线圈发热功率之和,需区分纯电阻与非纯电阻电路的功率关系,避免直接用欧姆定律计算电动机电阻的错误。
【难度系数】0.6
10. [2025·无锡]一种简易的泡沫塑料切割装置电路如图所示,电源电压为6 V,用以切割的金属电热丝R的阻值为1 Ω,闭合开关S后,电路中电流为
6
A,10 s内电热丝R产生的热量为360
J,若要减小电热丝R的发热功率,请写出一种合理做法:可以降低电源电压(合理即可)
。答案
10. 6;360;可以降低电源电压(合理即可) 【点拨】电路中的电流$I=\frac{U}{R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{1\ \Omega}=6\ \mathrm{A}$。10 s内电热丝$R$产生的热量$Q=I^2Rt=(6\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×10\ \mathrm{s}=360\ \mathrm{J}$。根据$P=\frac{U^2}{R}$可知,若想减小电热丝$R$的发热功率,可以降低电源电压或增大电热丝$R$的阻值。
解析
【分析】
本题为纯电阻电路的电学计算题,解题思路:首先分析电路结构,闭合开关后电路为定值电阻R的简单电路;接着利用欧姆定律计算电路电流,再用焦耳定律计算电热丝产生的热量;最后根据电功率公式推导减小发热功率的方法,结合实际写出合理做法。
【解析】
1. 计算电路电流:根据欧姆定律$ I = \frac{U}{R} $,已知电源电压$ U = 6\ \mathrm{V} $,电热丝电阻$ R = 1\ \Omega $,代入得:$ I = \frac{6\ \mathrm{V}}{1\ \Omega} = 6\ \mathrm{A} $;
2. 计算10s内电热丝产生的热量:纯电阻电路中,电热公式为$ Q = I^2Rt $,代入数值:$ Q = (6\ \mathrm{A})^2 × 1\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 360\ \mathrm{J} $;
3. 减小发热功率的方法:电热丝的发热功率$ P = \frac{U^2}{R} $(或$ P = I^2R $),要减小功率,可降低电源电压(或增大电热丝阻值,合理即可)。
【答案】
6;360;降低电源电压(合理即可)
【知识点】
欧姆定律、焦耳定律、电功率
【点评】
本题结合实际应用考查电学基础计算,需掌握欧姆定律、焦耳定律及电功率公式的应用,难度较低,属于基础题型。
【难度系数】
0.7
本题为纯电阻电路的电学计算题,解题思路:首先分析电路结构,闭合开关后电路为定值电阻R的简单电路;接着利用欧姆定律计算电路电流,再用焦耳定律计算电热丝产生的热量;最后根据电功率公式推导减小发热功率的方法,结合实际写出合理做法。
【解析】
1. 计算电路电流:根据欧姆定律$ I = \frac{U}{R} $,已知电源电压$ U = 6\ \mathrm{V} $,电热丝电阻$ R = 1\ \Omega $,代入得:$ I = \frac{6\ \mathrm{V}}{1\ \Omega} = 6\ \mathrm{A} $;
2. 计算10s内电热丝产生的热量:纯电阻电路中,电热公式为$ Q = I^2Rt $,代入数值:$ Q = (6\ \mathrm{A})^2 × 1\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 360\ \mathrm{J} $;
3. 减小发热功率的方法:电热丝的发热功率$ P = \frac{U^2}{R} $(或$ P = I^2R $),要减小功率,可降低电源电压(或增大电热丝阻值,合理即可)。
【答案】
6;360;降低电源电压(合理即可)
【知识点】
欧姆定律、焦耳定律、电功率
【点评】
本题结合实际应用考查电学基础计算,需掌握欧姆定律、焦耳定律及电功率公式的应用,难度较低,属于基础题型。
【难度系数】
0.7
11. (新考法 方案设计)课外实践小组设计了一个电热孵蛋箱,其电路如图所示。已知电源电压恒为220 V,$R_0$是阻值为55 Ω的电热丝,温度对电热丝阻值的影响忽略不计。
(1)闭合开关S后,求电路中的电流。
(2)求通电100 s后电热丝$R_0$产生的热量。
(3)老师提醒,电热箱内温度太高,无法孵化鸡蛋,应使电热箱内的电功率降至$P_0$,小组成员想出了两种方法改进电路:
方法一:在图中A点处串联接入一根电热丝$R_A$;
方法二:在图中B点处串联接入一根电热丝$R_B$。
老师发现利用这两种改进方法,电热箱内的电功率都为$P_0$,小组成员在这两种改进电路中,用电压表测量新接入的电热丝两端的电压,测量结果为$U_1$和$U_2$,$U_1>U_2$,$U_2=165$ V,但由于粗心没有记录$U_1$和$U_2$分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能,并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。
(1)闭合开关S后,求电路中的电流。
(2)求通电100 s后电热丝$R_0$产生的热量。
(3)老师提醒,电热箱内温度太高,无法孵化鸡蛋,应使电热箱内的电功率降至$P_0$,小组成员想出了两种方法改进电路:
方法一:在图中A点处串联接入一根电热丝$R_A$;
方法二:在图中B点处串联接入一根电热丝$R_B$。
老师发现利用这两种改进方法,电热箱内的电功率都为$P_0$,小组成员在这两种改进电路中,用电压表测量新接入的电热丝两端的电压,测量结果为$U_1$和$U_2$,$U_1>U_2$,$U_2=165$ V,但由于粗心没有记录$U_1$和$U_2$分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能,并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。
答案
11.【解】(1)闭合开关S后,电路中的电流$I=\frac{U}{R_0}=\frac{220\ \mathrm{V}}{55\ \Omega}=4\ \mathrm{A}$。
(2)通电100 s后电热丝$R_0$产生的热量$Q=I^2R_0t=(4\ \mathrm{A})^2×55\ \Omega×100\ \mathrm{s}=8.8×10^4\ \mathrm{J}$。
(3)方法一更节能。
两种方法的电路简图如下:
在方法一中的电热箱的功率$P_{A箱}=P_0=I_A^2(R_0+R_A)$;
在方法二中的电热箱的功率$P_{B箱}=P_0=I_B^2R_0$,
因为两次电热箱内的电功率相等,即$I_A^2(R_0+R_A)=I_B^2R_0$,得出$I_A<I_B$,由$W=UIt$可得,方法一更节能。
两种方法中,$R_0$两端电压$U_{01}<U_{02}$,因为电源电压保持不变,则$R_A$和$R_B$两端的电压$U_A>U_B$,所以$U_B=U_2=165\ \mathrm{V}$,则$U_{02}=55\ \mathrm{V}$,$P_{B箱}=\frac{U_{02}^2}{R_0}=\frac{(55\ \mathrm{V})^2}{55\ \Omega}=55\ \mathrm{W}$。
在方法一中,$I_A=\frac{P_{A箱}}{U}=\frac{P_{B箱}}{U}=\frac{55\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=0.25\ \mathrm{A}$,所以$R_0$两端的电压$U_{01}=I_AR_0=0.25\ \mathrm{A}×55\ \Omega=13.75\ \mathrm{V}$,由$I=\frac{U}{R}$可得,$R_A=\frac{U_A}{I_A}=\frac{U-U_{01}}{I_A}=\frac{220\ \mathrm{V}-13.75\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=825\ \Omega$。
解析
【分析】
本题分三小问解答:(1)闭合开关后电路为R₀的简单电路,利用欧姆定律直接计算电流;(2)电热丝产生的热量用焦耳定律公式计算;(3)两种改进方法均为串联电路,需通过电热箱功率相等推导电流关系,结合总功率判断节能性,再根据接入电热丝的电压大小确定对应方法,最后结合欧姆定律计算接入电阻。
【解析】
(1) 闭合开关S后,电路为R₀的简单电路,根据欧姆定律:
$ I = \frac{U}{R_0} = \frac{220\ \mathrm{V}}{55\ \Omega} = 4\ \mathrm{A} $
(2) 通电100 s后,电热丝R₀产生的热量由焦耳定律:
$ Q = I^2 R_0 t = (4\ \mathrm{A})^2 × 55\ \Omega × 100\ \mathrm{s} = 8.8 × 10^4\ \mathrm{J} $
(3) 两种改进方法均为串联电路:
方法一:电热箱为R₀与R_A串联,功率$ P_0 = I_A^2 (R_0 + R_A) $,总功率$ P_{总A} = U I_A $
方法二:电热箱为R₀,功率$ P_0 = I_B^2 R_0 $,总功率$ P_{总B} = U I_B $
因两种方法电热箱功率均为$ P_0 $,故$ I_A^2 (R_0 + R_A) = I_B^2 R_0 $,由于$ R_0 + R_A > R_0 $,得$ I_A < I_B $。总功率$ P_{总}=UI $,故$ P_{总A} < P_{总B} $,方法一更节能。
接入电热丝的电压:方法一中$ U_A = U - U_{01} $,方法二中$ U_B = U - U_{02} $,已知$ U_1 > U_2 $,故$ U_A > U_B $,即$ U_B = U_2 = 165\ \mathrm{V} $,则R₀两端电压$ U_{02} = U - U_B = 220\ \mathrm{V} - 165\ \mathrm{V} = 55\ \mathrm{V} $。
方法二中电流$ I_B = \frac{U_{02}}{R_0} = \frac{55\ \mathrm{V}}{55\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $,电热箱功率$ P_0 = I_B^2 R_0 = (1\ \mathrm{A})^2 × 55\ \Omega = 55\ \mathrm{W} $。
方法一中电流$ I_A = \frac{P_0}{U} = \frac{55\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}} = 0.25\ \mathrm{A} $,R₀两端电压$ U_{01} = I_A R_0 = 0.25\ \mathrm{A} × 55\ \Omega = 13.75\ \mathrm{V} $,则R_A两端电压$ U_A = U - U_{01} = 220\ \mathrm{V} - 13.75\ \mathrm{V} = 206.25\ \mathrm{V} $,故$ R_A = \frac{U_A}{I_A} = \frac{206.25\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}} = 825\ \Omega $。
【答案】
(1) 电路中的电流为4 A;(2) 电热丝$ R_0 $产生的热量为$ 8.8×10^4 $ J;(3) 方法一更节能,新接入的电热丝阻值为825 Ω。

【知识点】
欧姆定律、电热计算、串联电路功率分析
【点评】
本题是电热结合的方案设计题,综合考查欧姆定律、焦耳定律及串联电路的功率分析,需要理清两种改进电路的结构,通过功率关系推导电流大小判断节能性,再结合电压关系计算接入电阻,综合性较强,对逻辑分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
本题分三小问解答:(1)闭合开关后电路为R₀的简单电路,利用欧姆定律直接计算电流;(2)电热丝产生的热量用焦耳定律公式计算;(3)两种改进方法均为串联电路,需通过电热箱功率相等推导电流关系,结合总功率判断节能性,再根据接入电热丝的电压大小确定对应方法,最后结合欧姆定律计算接入电阻。
【解析】
(1) 闭合开关S后,电路为R₀的简单电路,根据欧姆定律:
$ I = \frac{U}{R_0} = \frac{220\ \mathrm{V}}{55\ \Omega} = 4\ \mathrm{A} $
(2) 通电100 s后,电热丝R₀产生的热量由焦耳定律:
$ Q = I^2 R_0 t = (4\ \mathrm{A})^2 × 55\ \Omega × 100\ \mathrm{s} = 8.8 × 10^4\ \mathrm{J} $
(3) 两种改进方法均为串联电路:
方法一:电热箱为R₀与R_A串联,功率$ P_0 = I_A^2 (R_0 + R_A) $,总功率$ P_{总A} = U I_A $
方法二:电热箱为R₀,功率$ P_0 = I_B^2 R_0 $,总功率$ P_{总B} = U I_B $
因两种方法电热箱功率均为$ P_0 $,故$ I_A^2 (R_0 + R_A) = I_B^2 R_0 $,由于$ R_0 + R_A > R_0 $,得$ I_A < I_B $。总功率$ P_{总}=UI $,故$ P_{总A} < P_{总B} $,方法一更节能。
接入电热丝的电压:方法一中$ U_A = U - U_{01} $,方法二中$ U_B = U - U_{02} $,已知$ U_1 > U_2 $,故$ U_A > U_B $,即$ U_B = U_2 = 165\ \mathrm{V} $,则R₀两端电压$ U_{02} = U - U_B = 220\ \mathrm{V} - 165\ \mathrm{V} = 55\ \mathrm{V} $。
方法二中电流$ I_B = \frac{U_{02}}{R_0} = \frac{55\ \mathrm{V}}{55\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $,电热箱功率$ P_0 = I_B^2 R_0 = (1\ \mathrm{A})^2 × 55\ \Omega = 55\ \mathrm{W} $。
方法一中电流$ I_A = \frac{P_0}{U} = \frac{55\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}} = 0.25\ \mathrm{A} $,R₀两端电压$ U_{01} = I_A R_0 = 0.25\ \mathrm{A} × 55\ \Omega = 13.75\ \mathrm{V} $,则R_A两端电压$ U_A = U - U_{01} = 220\ \mathrm{V} - 13.75\ \mathrm{V} = 206.25\ \mathrm{V} $,故$ R_A = \frac{U_A}{I_A} = \frac{206.25\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}} = 825\ \Omega $。
【答案】
(1) 电路中的电流为4 A;(2) 电热丝$ R_0 $产生的热量为$ 8.8×10^4 $ J;(3) 方法一更节能,新接入的电热丝阻值为825 Ω。
【知识点】
欧姆定律、电热计算、串联电路功率分析
【点评】
本题是电热结合的方案设计题,综合考查欧姆定律、焦耳定律及串联电路的功率分析,需要理清两种改进电路的结构,通过功率关系推导电流大小判断节能性,再结合电压关系计算接入电阻,综合性较强,对逻辑分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
12. ★★(科学思维 模型建构)如图所示的是一种调温型电热毯的电路示意图,$R_1$和$R_2$是两根电热丝(用————表示)。图中虚线框内是“三刀四挡”滑动式调温开关,“三刀”(即AB、CD、EF三个滑片)只能同时并排向左或向右滑动,使开关处于“1”“2”“3”“4”挡中的某一挡位上。当开关处于“4”挡时,电热毯不发热;当开关处于其他挡时,分别对应“高温”“中温”“低温”中的某一挡位。已知$R_1=55\ \Omega$,“低温”挡的功率为400 W,下列说法正确的是(

①电热丝不能用超导体材料来制作
②开关处于“3”时对应“高温”挡,$R_1$与$R_2$并联
③开关处于“2”时对应“中温”挡,电路中的电流为4 A
④开关处于“1”时对应“低温”挡,$R_1$在3 min内可放出$4.4×10^5$ J的热量
A.①
B.①②
C.①③
D.①②④
A
)①电热丝不能用超导体材料来制作
②开关处于“3”时对应“高温”挡,$R_1$与$R_2$并联
③开关处于“2”时对应“中温”挡,电路中的电流为4 A
④开关处于“1”时对应“低温”挡,$R_1$在3 min内可放出$4.4×10^5$ J的热量
A.①
B.①②
C.①③
D.①②④
答案
12.A 【点拨】①超导体材料电阻为零,电热丝是利用电流的热效应工作的,所以电热丝不能用超导体材料来制作;②③④分析电路可知,开关处于“1”挡时,$R_1$与$R_2$并联,此时总电阻最小,根据$P=\frac{U^2}{R}$可知,总功率最大,为“高温”挡;开关处于“3”挡时$R_1$与$R_2$串联,此时总电阻最大,根据$P=\frac{U^2}{R}$可知,总功率最小,为“低温”挡,此时电流$I_\mathrm{低}=\frac{P_\mathrm{低}}{U}=\frac{400\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=\frac{20}{11}\ \mathrm{A}$,则$R_1$在3 min内放出的热量$Q=I_\mathrm{低}^2R_1t=(\frac{20}{11}\ \mathrm{A})^2×55\ \Omega×3×60\ \mathrm{s}=32\ 727\ \mathrm{J}$,$R_1$与$R_2$的总电阻$R_\mathrm{总}=\frac{U}{I_\mathrm{低}}=\frac{220\ \mathrm{V}}{\frac{20}{11}\ \mathrm{A}}=121\ \Omega$,$R_2$的阻值$R_2=R_\mathrm{总}-R_1=121\ \Omega-55\ \Omega=66\ \Omega$,开关处于“2”挡时,只有$R_2$工作,则处于“中温”挡,电路中的电流$I_\mathrm{中}=\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{66\ \Omega}=3.3\ \mathrm{A}$,即①正确,②③④错误,故 A 正确,BCD 错误。故选 A。
解析
【分析】
本题需逐一判断四个说法的正误:①根据电热丝的工作原理判断;②③④需先分析开关各档位对应的电路连接(串并联),再结合电功率公式计算电流、热量等,最终确定正确选项。
【解析】
1. 判断①:电热丝利用电流的热效应工作,公式为$Q=I^2Rt$,超导体电阻为0,无法产生热量,因此电热丝不能用超导体材料制作,①正确。
2. 分析开关档位的电路:
开关“1”挡:$R_1$与$R_2$并联,总电阻最小,总功率最大,为高温挡;
开关“2”挡:只有$R_2$接入电路,为中温挡;
开关“3”挡:$R_1$与$R_2$串联,总电阻最大,总功率最小,为低温挡;
开关“4”挡:不接入电路,电热毯不发热。
3. 判断②:开关“3”挡为低温挡,不是高温挡,②错误。
4. 判断③:开关“2”挡时,只有$R_2$工作,先算总电阻:低温挡总功率$P_低=400\ \mathrm{W}$,总电流$I_低=\frac{P_低}{U}=\frac{400\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=\frac{20}{11}\ \mathrm{A}$,总电阻$R_总=\frac{U}{I_低}=\frac{220\ \mathrm{V}}{\frac{20}{11}\ \mathrm{A}}=121\ \Omega$,则$R_2=R_总-R_1=121\ \Omega-55\ \Omega=66\ \Omega$,开关“2”挡电流$I_中=\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{66\ \Omega}\approx3.3\ \mathrm{A}≠4\ \mathrm{A}$,③错误。
5. 判断④:开关“1”挡为高温挡,不是低温挡,且低温挡是总功率,$R_1$单独的热量计算不符合题意,④错误。
综上,只有①正确,对应选项A。
【答案】A
【知识点】电流的热效应、电路串并联分析、电功率计算
【点评】本题核心是分析开关不同档位的电路连接方式,结合电功率公式进行计算,需准确区分各档位对应的串并联关系,避免混淆功率与电阻的关系,是电路知识在生活中的应用。
【难度系数】0.5
本题需逐一判断四个说法的正误:①根据电热丝的工作原理判断;②③④需先分析开关各档位对应的电路连接(串并联),再结合电功率公式计算电流、热量等,最终确定正确选项。
【解析】
1. 判断①:电热丝利用电流的热效应工作,公式为$Q=I^2Rt$,超导体电阻为0,无法产生热量,因此电热丝不能用超导体材料制作,①正确。
2. 分析开关档位的电路:
开关“1”挡:$R_1$与$R_2$并联,总电阻最小,总功率最大,为高温挡;
开关“2”挡:只有$R_2$接入电路,为中温挡;
开关“3”挡:$R_1$与$R_2$串联,总电阻最大,总功率最小,为低温挡;
开关“4”挡:不接入电路,电热毯不发热。
3. 判断②:开关“3”挡为低温挡,不是高温挡,②错误。
4. 判断③:开关“2”挡时,只有$R_2$工作,先算总电阻:低温挡总功率$P_低=400\ \mathrm{W}$,总电流$I_低=\frac{P_低}{U}=\frac{400\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=\frac{20}{11}\ \mathrm{A}$,总电阻$R_总=\frac{U}{I_低}=\frac{220\ \mathrm{V}}{\frac{20}{11}\ \mathrm{A}}=121\ \Omega$,则$R_2=R_总-R_1=121\ \Omega-55\ \Omega=66\ \Omega$,开关“2”挡电流$I_中=\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{66\ \Omega}\approx3.3\ \mathrm{A}≠4\ \mathrm{A}$,③错误。
5. 判断④:开关“1”挡为高温挡,不是低温挡,且低温挡是总功率,$R_1$单独的热量计算不符合题意,④错误。
综上,只有①正确,对应选项A。
【答案】A
【知识点】电流的热效应、电路串并联分析、电功率计算
【点评】本题核心是分析开关不同档位的电路连接方式,结合电功率公式进行计算,需准确区分各档位对应的串并联关系,避免混淆功率与电阻的关系,是电路知识在生活中的应用。
【难度系数】0.5
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