4. 如图甲所示是一款深受消费者认可的家用多功能锅，它能实现高温、中温和低温三种加热功能，表格是它的铭牌，图乙是它的内部电路简图。


（1）挡位的识别

①由电路图可知，当开关$\mathrm{S}_1$闭合，$\mathrm{S}_2$接$a$时，$R_1$、$R_2$联，其等效电路如图丙所示，此时接入电路中的电阻（选填“最大”或“最小”），根据公式$P=\frac{U^2}{R}$可知，电功率（选填“最大”或“最小”），为（选填“高温”或“低温”）挡；
②当开关$\mathrm{S}_1$断开，$\mathrm{S}_2$接$b$时，$R_1$、$R_2$联，其等效电路如图丁所示，此时接入电路中的电阻（选填“最大”或“最小”），根据公式$P=\frac{U^2}{R}$可知，电功率（选填“最大”或“最小”），为（选填“高温”或“低温”）挡；
③当开关$\mathrm{S}_1$闭合，$\mathrm{S}_2$接$b$时，只有工作，其等效电路如图戊所示，电阻介于并联总电阻和串联总电阻之间，电功率介于高温挡功率和低温挡功率之间，所以此时为温挡。
（2）求$R_1$和$R_2$的阻值
由电路图可知，中温挡工作时，只有电阻器工作，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$变形公式$R=\frac{U^2}{P}$，求出$R_1$的电阻为$\Omega$，低温挡的总电阻为$\Omega$，根据串联电路电阻的特点可知，$R_2$的阻值为$\Omega$。
（3）求高温挡功率
多功能锅处于高温挡时的额定功率$P_{\mathrm{高温}}=P_{\mathrm{中温}}+P_2$，电阻器$R_2$的电功率为$\mathrm{W}$，所以高温挡功率为$\mathrm{W}$。
（4）求高温挡、中温挡和低温挡的电流
根据公式$P=UI$变形公式$I=\frac{P}{U}$，求出高温挡电流约为$\mathrm{A}$，中温挡电流约为$\mathrm{A}$，低温挡电流约为$\mathrm{A}$。（结果保留两位小数）

4. (1)①并 最小 最大 高温 ②串 最大 最小 低温 ③$R_1$ 中 (2)$R_1$ 60.5 302.5 242 (3)200 1 000 (4)4.55 3.64 0.73

【分析】
要解决本题，需先根据开关通断和接线情况判断电阻的连接方式，结合电源电压不变，利用电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$分析挡位（电阻越小，功率越大，挡位越高）；再结合串并联电路的电阻特点和电功率公式变形，计算各电阻阻值、功率及电流。
【解析】
(1) 挡位的识别
① 当开关$\mathrm{S}_1$闭合，$\mathrm{S}_2$接$a$时，$R_1$、$R_2$两端均直接接电源，因此并联；并联电路总电阻小于任一分电阻，故接入电路的电阻最小；电源电压$U$一定，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电阻越小电功率越最大，对应高温挡。
② 当开关$\mathrm{S}_1$断开，$\mathrm{S}_2$接$b$时，电流依次经过$R_1$、$R_2$，因此串联；串联电路总电阻等于两电阻之和，故接入电路的电阻最大；由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电阻越大电功率越最小，对应低温挡。
③ 当开关$\mathrm{S}_1$闭合，$\mathrm{S}_2$接$b$时，$R_2$被断路，只有$R_1$工作；此时电阻介于并联总电阻和串联总电阻之间，电功率介于高温挡和低温挡之间，故为中温挡。
(2) 求$R_1$和$R_2$的阻值
中温挡只有$R_1$工作，根据$P=\frac{U^2}{R}$变形得$R=\frac{U^2}{P}$，家庭电路电压$U=220\mathrm{V}$，中温挡功率$P_{\mathrm{中}}=800\mathrm{W}$，则：
$R_1=\frac{U^2}{P_{\mathrm{中}}}=\frac{(220\mathrm{V})^2}{800\mathrm{W}}=60.5\Omega$；
低温挡为串联，总功率$P_{\mathrm{低}}=160\mathrm{W}$，则低温挡总电阻：
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U^2}{P_{\mathrm{低}}}=\frac{(220\mathrm{V})^2}{160\mathrm{W}}=302.5\Omega$；
根据串联电阻特点$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2$，得$R_2=R_{\mathrm{总}}-R_1=302.5\Omega-60.5\Omega=242\Omega$。
(3) 求高温挡功率
高温挡为$R_1$、$R_2$并联，总功率等于各支路功率之和。先求$R_2$的功率：
$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\mathrm{V})^2}{242\Omega}=200\mathrm{W}$；
故高温挡功率：$P_{\mathrm{高温}}=P_{\mathrm{中}}+P_2=800\mathrm{W}+200\mathrm{W}=1000\mathrm{W}$。
(4) 求各挡位电流
根据$P=UI$变形得$I=\frac{P}{U}$：
高温挡电流：$I_{\mathrm{高温}}=\frac{P_{\mathrm{高温}}}{U}=\frac{1000\mathrm{W}}{220\mathrm{V}}\approx4.55\mathrm{A}$；
中温挡电流：$I_{\mathrm{中温}}=\frac{P_{\mathrm{中}}}{U}=\frac{800\mathrm{W}}{220\mathrm{V}}\approx3.64\mathrm{A}$；
低温挡电流：$I_{\mathrm{低温}}=\frac{P_{\mathrm{低}}}{U}=\frac{160\mathrm{W}}{220\mathrm{V}}\approx0.73\mathrm{A}$。
【答案】
4. (1)①并 最小 最大 高温 ②串 最大 最小 低温 ③$R_1$ 中 (2)$R_1$ 60.5 302.5 242 (3)200 1000 (4)4.55 3.64 0.73
【知识点】
电功率计算、串并联电路电阻特点、电路挡位分析
【点评】
本题结合家用多功能锅的实际电路，考查串并联电路判断、电功率公式的应用，核心是利用$P=\frac{U^2}{R}$结合电阻变化分析挡位，需掌握电路分析和公式变形，属于初中物理常规综合题。
【难度系数】
0.5

5.（2025威海）某汽车加热座椅的工作原理如图所示，$R_1$、$R_2$均为发热电阻，通过控制开关通断，实现高、中、低三挡加热功能，其中高、中挡位的电功率分别为60 W、30 W，电源电压为12 V。处于低挡位时开关的通断情况为，此时电路的总功率为W。

5. $S_1$断开，$S_2$接2 15

【分析】
要判断低挡位的开关通断情况，需根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$分析：电源电压$U$一定时，电路总电阻越大，电功率越小，挡位越低。先明确各开关状态对应的电路连接：$S_1$闭合时电路通路，断开时电路断路；$S_2$接1时仅$R_1$接入，接2时结合$S_1$状态判断串并联。已知中挡功率对应$R_1$单独工作，高挡对应两电阻并联，低挡对应总电阻最大的串联状态，据此推导开关状态并计算功率。
【解析】
1. 确定各电阻阻值：
中挡功率$P_中=30W$，对应$R_1$单独工作，由$P=\frac{U^2}{R}$得：$R_1=\frac{U^2}{P_中}=\frac{(12V)^2}{30W}=4.8Ω$；
高挡功率$P_高=60W$，对应$R_1$与$R_2$并联，总功率为两电阻功率之和，故$R_2$的功率$P_2=60W-30W=30W$，同理得$R_2=\frac{U^2}{P_2}=\frac{(12V)^2}{30W}=4.8Ω$；
2. 分析低挡电路：
低挡功率最小，对应总电阻最大，即$R_1$与$R_2$串联，此时开关状态为$S_1$断开、$S_2$接2，总电阻$R_总=R_1+R_2=4.8Ω+4.8Ω=9.6Ω$；
3. 计算低挡总功率：
$P_低=\frac{U^2}{R_总}=\frac{(12V)^2}{9.6Ω}=15W$。
【答案】
$S_1$断开，$S_2$接2；15
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点
【点评】
本题结合实际应用考查电功率与电路连接的综合分析，核心是通过功率大小判断电路的串并联状态，利用$P=\frac{U^2}{R}$分析电阻与功率的关系，需理清开关不同状态下的电路结构。
【难度系数】
0.4