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14. 如图甲所示，滑动变阻器$R_2$最大阻值是$40\ \Omega$.闭合开关，移动滑动变阻器，其功率$P$与阻值$R$的图像如图乙所示，则电源电压为
12
$\mathrm{V}$.当滑片滑至最右端时，通电$10\ \mathrm{s}$，电流通过$R_1$产生的热量为8
$\mathrm{J}$.答案
12
8
8
解析
【分析】
本题为串联电路的电学综合题，解题思路如下：
1. 利用串联电路电流、电阻规律，结合电功率推导公式$ P=\frac{U^2R}{(R_1+R)^2} $（由$ P=I^2R $和$ I=\frac{U}{R_1+R} $推导得出）；
2. 从图乙中选取滑动变阻器的两组阻值与对应功率的数据，代入公式得到关于电源电压$ U $和定值电阻$ R_1 $的方程组，联立求解$ U $和$ R_1 $；
3. 滑片滑至最右端时，先计算电路电流，再根据焦耳定律$ Q=I^2R_1t $计算$ R_1 $产生的热量。
【解析】
设电源电压为$ U $，定值电阻为$ R_1 $，由图甲可知$ R_1 $与$ R_2 $串联，电路中的电流$ I = \frac{U}{R_1 + R_2} $，滑动变阻器的功率$ P = I^2 R_2 = ( \frac{U}{R_1 + R_2} )^2 R_2 $。
1. 求电源电压$ U $：
从图乙选取两组数据：
① 当$ R_{21}=20\ \Omega $时，$ P_1=1.8\ \mathrm{W} $，代入公式得：
$ 1.8\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{R_1 + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega $ ---（1）
② 当$ R_{22}=40\ \Omega $时，$ P_2=1.6\ \mathrm{W} $，代入公式得：
$ 1.6\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{R_1 + 40\ \Omega} )^2 × 40\ \Omega $ ---（2）
联立（1）（2），两式相除消去$ U $：
$\frac{1.8\ \mathrm{W}}{1.6\ \mathrm{W}} = \frac{( \frac{U}{R_1 + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega}{( \frac{U}{R_1 + 40\ \Omega} )^2 × 40\ \Omega}$
化简得：
$\frac{9}{8} = \frac{20\ \Omega × (R_1 + 40\ \Omega)^2}{40\ \Omega × (R_1 + 20\ \Omega)^2} \implies \frac{9}{4} = \frac{(R_1 + 40\ \Omega)^2}{(R_1 + 20\ \Omega)^2}$
两边开平方（电阻为正，取正号）：
$\frac{3}{2} = \frac{R_1 + 40\ \Omega}{R_1 + 20\ \Omega}$
解得$ R_1 = 20\ \Omega $。
将$ R_1=20\ \Omega $代入（1）式：
$1.8\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{20\ \Omega + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega$
计算得：
$( \frac{U}{40\ \Omega} )^2 = \frac{1.8\ \mathrm{W}}{20\ \Omega} = 0.09\ \mathrm{A}^2 \implies \frac{U}{40\ \Omega} = 0.3\ \mathrm{A} \implies U = 12\ \mathrm{V}$
2. 求电流通过$ R_1 $产生的热量：
当滑片滑至最右端时，$ R_2=40\ \Omega $，电路总电阻$ R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=20\ \Omega+40\ \Omega=60\ \Omega $，电路电流：
$I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{60\ \Omega} = 0.2\ \mathrm{A}$
通电10s，由焦耳定律得$ R_1 $产生的热量：
$Q = I^2 R_1 t = (0.2\ \mathrm{A})^2 × 20\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 8\ \mathrm{J}$
【答案】
12；8
【知识点】
串联电路规律、电功率计算、焦耳定律
【点评】
本题结合图像考查串联电路的电学综合计算，需灵活运用电功率推导公式与焦耳定律，关键是从图像中提取有效数据联立方程求解，对学生的分析能力和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
本题为串联电路的电学综合题，解题思路如下：
1. 利用串联电路电流、电阻规律，结合电功率推导公式$ P=\frac{U^2R}{(R_1+R)^2} $（由$ P=I^2R $和$ I=\frac{U}{R_1+R} $推导得出）；
2. 从图乙中选取滑动变阻器的两组阻值与对应功率的数据，代入公式得到关于电源电压$ U $和定值电阻$ R_1 $的方程组，联立求解$ U $和$ R_1 $；
3. 滑片滑至最右端时，先计算电路电流，再根据焦耳定律$ Q=I^2R_1t $计算$ R_1 $产生的热量。
【解析】
设电源电压为$ U $，定值电阻为$ R_1 $，由图甲可知$ R_1 $与$ R_2 $串联，电路中的电流$ I = \frac{U}{R_1 + R_2} $，滑动变阻器的功率$ P = I^2 R_2 = ( \frac{U}{R_1 + R_2} )^2 R_2 $。
1. 求电源电压$ U $：
从图乙选取两组数据：
① 当$ R_{21}=20\ \Omega $时，$ P_1=1.8\ \mathrm{W} $，代入公式得：
$ 1.8\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{R_1 + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega $ ---（1）
② 当$ R_{22}=40\ \Omega $时，$ P_2=1.6\ \mathrm{W} $，代入公式得：
$ 1.6\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{R_1 + 40\ \Omega} )^2 × 40\ \Omega $ ---（2）
联立（1）（2），两式相除消去$ U $：
$\frac{1.8\ \mathrm{W}}{1.6\ \mathrm{W}} = \frac{( \frac{U}{R_1 + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega}{( \frac{U}{R_1 + 40\ \Omega} )^2 × 40\ \Omega}$
化简得：
$\frac{9}{8} = \frac{20\ \Omega × (R_1 + 40\ \Omega)^2}{40\ \Omega × (R_1 + 20\ \Omega)^2} \implies \frac{9}{4} = \frac{(R_1 + 40\ \Omega)^2}{(R_1 + 20\ \Omega)^2}$
两边开平方（电阻为正，取正号）：
$\frac{3}{2} = \frac{R_1 + 40\ \Omega}{R_1 + 20\ \Omega}$
解得$ R_1 = 20\ \Omega $。
将$ R_1=20\ \Omega $代入（1）式：
$1.8\ \mathrm{W} = ( \frac{U}{20\ \Omega + 20\ \Omega} )^2 × 20\ \Omega$
计算得：
$( \frac{U}{40\ \Omega} )^2 = \frac{1.8\ \mathrm{W}}{20\ \Omega} = 0.09\ \mathrm{A}^2 \implies \frac{U}{40\ \Omega} = 0.3\ \mathrm{A} \implies U = 12\ \mathrm{V}$
2. 求电流通过$ R_1 $产生的热量：
当滑片滑至最右端时，$ R_2=40\ \Omega $，电路总电阻$ R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=20\ \Omega+40\ \Omega=60\ \Omega $，电路电流：
$I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{60\ \Omega} = 0.2\ \mathrm{A}$
通电10s，由焦耳定律得$ R_1 $产生的热量：
$Q = I^2 R_1 t = (0.2\ \mathrm{A})^2 × 20\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 8\ \mathrm{J}$
【答案】
12；8
【知识点】
串联电路规律、电功率计算、焦耳定律
【点评】
本题结合图像考查串联电路的电学综合计算，需灵活运用电功率推导公式与焦耳定律，关键是从图像中提取有效数据联立方程求解，对学生的分析能力和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
15. 如图所示是家里常用蒸汽熨烫机的电路原理图，$R_1$、$R_2$是电热丝，开关$S$接触相邻的两个触点.$R_1 = 242\ \Omega$，$R_2 = 121\ \Omega$，该熨烫机可以实现
3
个加热挡位.在最低挡位，通电工作$1\ \mathrm{min}$，电流产生的热量是1.2×10⁴
$\mathrm{J}$.答案
3
$1.2×10^{4}$
$1.2×10^{4}$
解析
【分析】
首先分析加热挡位：根据开关的不同接触位置，判断电路的连接方式，结合$P=\frac{U^2}{R}$（电源电压不变，电阻不同则功率不同，对应不同挡位），开关S接触相邻触点时，存在三种电路状态，对应3个加热挡位。
再分析最低挡位：电源电压相同，电阻越大功率越小，比较三种状态的总电阻，确定仅$R_1$接入时为最低挡位，再利用焦耳定律$Q=W=\frac{U^2t}{R}$计算通电1min产生的热量。
【解析】
1. 确定加热挡位数量：
开关S接触相邻触点时，有三种工作状态：
状态1：开关接1、2，只有$R_1$接入电路；
状态2：开关接2、3，$R_1$与$R_2$并联接入电路；
状态3：开关接3、4，只有$R_2$接入电路；
三种状态下电路总电阻不同，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电源电压$U$不变，总功率不同，因此该熨烫机可以实现3个加热挡位。
2. 计算最低挡位产生的热量：
电源电压$U=220\ \mathrm{V}$，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越大，功率越小。比较三个状态的总电阻：
仅$R_1$接入时，$R_{\mathrm{总1}}=242\ \Omega$；
仅$R_2$接入时，$R_{\mathrm{总2}}=121\ \Omega$；
并联时，$R_{\mathrm{并}}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac{242\ \Omega×121\ \Omega}{242\ \Omega+121\ \Omega}\approx80.7\ \Omega$；
可知$R_{\mathrm{总1}}$最大，因此仅$R_1$接入时为最低挡位。
通电时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，根据焦耳定律：
$Q=W=\frac{U^2t}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{242\ \Omega}=\frac{48400×60}{242}\ \mathrm{J}=1.2×10^4\ \mathrm{J}$。
【答案】
3；$1.2×10^{4}$
【知识点】
电功率的计算；焦耳定律的应用；电路连接方式判断
【点评】
本题考查电路挡位判断与焦耳定律的计算，关键是分析开关不同位置时的电路连接方式，结合电功率公式判断挡位，再利用焦耳定律计算热量，需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
首先分析加热挡位：根据开关的不同接触位置，判断电路的连接方式，结合$P=\frac{U^2}{R}$（电源电压不变，电阻不同则功率不同，对应不同挡位），开关S接触相邻触点时，存在三种电路状态，对应3个加热挡位。
再分析最低挡位：电源电压相同，电阻越大功率越小，比较三种状态的总电阻，确定仅$R_1$接入时为最低挡位，再利用焦耳定律$Q=W=\frac{U^2t}{R}$计算通电1min产生的热量。
【解析】
1. 确定加热挡位数量：
开关S接触相邻触点时，有三种工作状态：
状态1：开关接1、2，只有$R_1$接入电路；
状态2：开关接2、3，$R_1$与$R_2$并联接入电路；
状态3：开关接3、4，只有$R_2$接入电路；
三种状态下电路总电阻不同，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电源电压$U$不变，总功率不同，因此该熨烫机可以实现3个加热挡位。
2. 计算最低挡位产生的热量：
电源电压$U=220\ \mathrm{V}$，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越大，功率越小。比较三个状态的总电阻：
仅$R_1$接入时，$R_{\mathrm{总1}}=242\ \Omega$；
仅$R_2$接入时，$R_{\mathrm{总2}}=121\ \Omega$；
并联时，$R_{\mathrm{并}}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac{242\ \Omega×121\ \Omega}{242\ \Omega+121\ \Omega}\approx80.7\ \Omega$；
可知$R_{\mathrm{总1}}$最大，因此仅$R_1$接入时为最低挡位。
通电时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，根据焦耳定律：
$Q=W=\frac{U^2t}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{242\ \Omega}=\frac{48400×60}{242}\ \mathrm{J}=1.2×10^4\ \mathrm{J}$。
【答案】
3；$1.2×10^{4}$
【知识点】
电功率的计算；焦耳定律的应用；电路连接方式判断
【点评】
本题考查电路挡位判断与焦耳定律的计算，关键是分析开关不同位置时的电路连接方式，结合电功率公式判断挡位，再利用焦耳定律计算热量，需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
16. 为了使电热器在单位时间内产生的热量增加一倍，下列措施中可行的是 (
A.并联一根阻值相等的电阻丝
B.串联一根阻值相等的电阻丝
C.使电热器两端的电压增加一倍
D.将电阻丝从中间剪成两段，然后将它们并联起来使用
A
)A.并联一根阻值相等的电阻丝
B.串联一根阻值相等的电阻丝
C.使电热器两端的电压增加一倍
D.将电阻丝从中间剪成两段，然后将它们并联起来使用
答案
A
解析
【分析】
要解决这个问题，我们需要利用纯电阻电路的焦耳定律推导式（电功率公式）$P=\frac{U^2}{R}$（单位时间内产生的热量即电功率，默认电源电压恒定），分析每个选项中电阻或电压的变化对电功率的影响，判断电功率是否变为原来的2倍：
1. 明确目标：使单位时间内产生的热量（电功率）变为原来的2倍，即$P'=2P$；
2. 对每个选项，先计算变化后的总电阻或电压，再代入公式计算新的电功率，与原功率对比；
3. 逐一排除不符合的选项，确定正确答案。
【解析】
设原电热器电阻为$R$，电源电压为$U$，原单位时间产生的热量（电功率）为$P=\frac{U^2}{R}$。
选项A：并联一根阻值相等的电阻丝，根据并联电阻公式，总电阻$R_{并}=\frac{R× R}{R+R}=\frac{R}{2}$，新电功率$P_A=\frac{U^2}{R_{并}}=\frac{U^2}{\frac{R}{2}}=2×\frac{U^2}{R}=2P$，符合要求；
选项B：串联一根阻值相等的电阻丝，总电阻$R_{串}=R+R=2R$，新电功率$P_B=\frac{U^2}{R_{串}}=\frac{U^2}{2R}=\frac{1}{2}P$，是原功率的一半，不符合；
选项C：电压增加一倍，即$U'=2U$，新电功率$P_C=\frac{(2U)^2}{R}=\frac{4U^2}{R}=4P$，是原功率的4倍，不符合；
选项D：将电阻丝剪成两段，每段电阻为$\frac{R}{2}$，并联后总电阻$R'_{并}=\frac{\frac{R}{2}×\frac{R}{2}}{\frac{R}{2}+\frac{R}{2}}=\frac{R}{4}$，新电功率$P_D=\frac{U^2}{R'_{并}}=\frac{U^2}{\frac{R}{4}}=4P$，是原功率的4倍，不符合。
综上，只有选项A可行。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律的应用；串并联电阻计算；电功率计算
【点评】
本题考查纯电阻电路中焦耳定律的灵活应用，关键是抓住电源电压恒定的隐含条件，正确选用$P=\frac{U^2}{R}$分析功率变化，需准确掌握串并联电路的电阻变化规律，避免计算失误。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题，我们需要利用纯电阻电路的焦耳定律推导式（电功率公式）$P=\frac{U^2}{R}$（单位时间内产生的热量即电功率，默认电源电压恒定），分析每个选项中电阻或电压的变化对电功率的影响，判断电功率是否变为原来的2倍：
1. 明确目标：使单位时间内产生的热量（电功率）变为原来的2倍，即$P'=2P$；
2. 对每个选项，先计算变化后的总电阻或电压，再代入公式计算新的电功率，与原功率对比；
3. 逐一排除不符合的选项，确定正确答案。
【解析】
设原电热器电阻为$R$，电源电压为$U$，原单位时间产生的热量（电功率）为$P=\frac{U^2}{R}$。
选项A：并联一根阻值相等的电阻丝，根据并联电阻公式，总电阻$R_{并}=\frac{R× R}{R+R}=\frac{R}{2}$，新电功率$P_A=\frac{U^2}{R_{并}}=\frac{U^2}{\frac{R}{2}}=2×\frac{U^2}{R}=2P$，符合要求；
选项B：串联一根阻值相等的电阻丝，总电阻$R_{串}=R+R=2R$，新电功率$P_B=\frac{U^2}{R_{串}}=\frac{U^2}{2R}=\frac{1}{2}P$，是原功率的一半，不符合；
选项C：电压增加一倍，即$U'=2U$，新电功率$P_C=\frac{(2U)^2}{R}=\frac{4U^2}{R}=4P$，是原功率的4倍，不符合；
选项D：将电阻丝剪成两段，每段电阻为$\frac{R}{2}$，并联后总电阻$R'_{并}=\frac{\frac{R}{2}×\frac{R}{2}}{\frac{R}{2}+\frac{R}{2}}=\frac{R}{4}$，新电功率$P_D=\frac{U^2}{R'_{并}}=\frac{U^2}{\frac{R}{4}}=4P$，是原功率的4倍，不符合。
综上，只有选项A可行。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律的应用；串并联电阻计算；电功率计算
【点评】
本题考查纯电阻电路中焦耳定律的灵活应用，关键是抓住电源电压恒定的隐含条件，正确选用$P=\frac{U^2}{R}$分析功率变化，需准确掌握串并联电路的电阻变化规律，避免计算失误。
【难度系数】
0.6
17. 如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置.两个透明容器中密封着等量的空气，$U$形管中液面高度差的变化反映密闭空气温度的变化，将容器中的电阻丝$R_1$、$R_2$串联在电路中，且$R_1 = 5\ \Omega$，$R_2 = 10\ \Omega$.下列说法正确的是 (
A.该装置可探究“通电时间一定时，电流通过导体产生热量与导体两端电压的关系”
B.闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器的滑片向右移动
C.闭合开关后，甲$U$形管中液面高度差大于乙$U$形管中液面高度差
D.若通过$R_2$的电流为$0.5\ \mathrm{A}$，通电$10\ \mathrm{s}$，则$R_2$产生的热量是$250\ \mathrm{J}$
B
)A.该装置可探究“通电时间一定时，电流通过导体产生热量与导体两端电压的关系”
B.闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器的滑片向右移动
C.闭合开关后，甲$U$形管中液面高度差大于乙$U$形管中液面高度差
D.若通过$R_2$的电流为$0.5\ \mathrm{A}$，通电$10\ \mathrm{s}$，则$R_2$产生的热量是$250\ \mathrm{J}$
答案
B
解析
【分析】
首先明确实验装置中R₁与R₂串联，电流和通电时间相同，电阻不同，核心是利用焦耳定律Q=I²Rt分析各选项：
1. 对于选项A：串联电路中电流、通电时间相同，电阻不同，探究的是热量与电阻的关系，而非电压，据此判断A错误；
2. 对于选项B：滑动变阻器滑片向右移动，接入电路电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律I=U/R总可知总电流增大，据此判断B正确；
3. 对于选项C：根据Q=I²Rt，电流、通电时间相同，R₂电阻更大，产生热量更多，乙容器内空气温度升高更多，乙U形管液面高度差更大，据此判断C错误；
4. 对于选项D：代入焦耳定律公式Q=I²Rt计算R₂产生的热量，对比数值判断D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图可知，R₁与R₂串联，通过两电阻的电流、通电时间均相同，电阻不同，因此该装置探究的是通电时间一定时，电流通过导体产生热量与电阻的关系，而非导体两端电压的关系，A错误；
选项B：滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路总电阻减小，电路中的电流增大，B正确；
选项C：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。因为$R_1 ＜ R_2$，所以R₂产生的热量更多，乙容器内空气温度升高更多，乙U形管中液面高度差大于甲，C错误；
选项D：若通过R₂的电流为0.5A，通电10s，根据焦耳定律可得R₂产生的热量：
$Q=I^2R_2t=(0.5\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega×10\ \mathrm{s}=25\ \mathrm{J}$，并非250J，D错误。
综上，正确答案是B。
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律；串联电路特点；欧姆定律
【点评】
本题考查焦耳定律的实验探究，需结合串联电路特点、欧姆定律分析电路，熟练运用焦耳定律公式进行计算，明确实验控制的变量是解题关键。
【难度系数】
0.6
首先明确实验装置中R₁与R₂串联，电流和通电时间相同，电阻不同，核心是利用焦耳定律Q=I²Rt分析各选项：
1. 对于选项A：串联电路中电流、通电时间相同，电阻不同，探究的是热量与电阻的关系，而非电压，据此判断A错误；
2. 对于选项B：滑动变阻器滑片向右移动，接入电路电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律I=U/R总可知总电流增大，据此判断B正确；
3. 对于选项C：根据Q=I²Rt，电流、通电时间相同，R₂电阻更大，产生热量更多，乙容器内空气温度升高更多，乙U形管液面高度差更大，据此判断C错误；
4. 对于选项D：代入焦耳定律公式Q=I²Rt计算R₂产生的热量，对比数值判断D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图可知，R₁与R₂串联，通过两电阻的电流、通电时间均相同，电阻不同，因此该装置探究的是通电时间一定时，电流通过导体产生热量与电阻的关系，而非导体两端电压的关系，A错误；
选项B：滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻丝长度变短，接入电路的电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路总电阻减小，电路中的电流增大，B正确；
选项C：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。因为$R_1 ＜ R_2$，所以R₂产生的热量更多，乙容器内空气温度升高更多，乙U形管中液面高度差大于甲，C错误；
选项D：若通过R₂的电流为0.5A，通电10s，根据焦耳定律可得R₂产生的热量：
$Q=I^2R_2t=(0.5\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega×10\ \mathrm{s}=25\ \mathrm{J}$，并非250J，D错误。
综上，正确答案是B。
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律；串联电路特点；欧姆定律
【点评】
本题考查焦耳定律的实验探究，需结合串联电路特点、欧姆定律分析电路，熟练运用焦耳定律公式进行计算，明确实验控制的变量是解题关键。
【难度系数】
0.6
18. 如图甲所示为某品牌家用空气炸锅，空气炸锅在工作时通过电动机向内部吹风，借助空气的循环达到迅速升温的目的，电动机上标有“$220\ \mathrm{V}\ 22\ \mathrm{W}$”字样.空气炸锅内部部分简化电路如图乙所示，其额定电压为$220\ \mathrm{V}$.发热元件为$R_1$和$R_2$两个定值电阻，阻值分别为$55\ \Omega$和$110\ \Omega$.$S$为定时开关，通过调节开关$S_1$和$S_2$($S_2$是单刀双掷开关)，可实现高温挡、中温挡和低温挡三个挡位的切换.下列说法正确的是 (
A.设定好时间，开关$S_1$断开，$S_2$接$a$端时为高温挡
B.电动机的电阻是$2200\ \Omega$
C.设定好时间，开关$S_1$闭合，$S_2$接$a$端时，电路$1\ \mathrm{min}$内产生的热量为$27720\ \mathrm{J}$
D.空气炸锅在高温挡正常工作时，电路的总电流是$6.1\ \mathrm{A}$
D
)A.设定好时间，开关$S_1$断开，$S_2$接$a$端时为高温挡
B.电动机的电阻是$2200\ \Omega$
C.设定好时间，开关$S_1$闭合，$S_2$接$a$端时，电路$1\ \mathrm{min}$内产生的热量为$27720\ \mathrm{J}$
D.空气炸锅在高温挡正常工作时，电路的总电流是$6.1\ \mathrm{A}$
答案
D
解析
【分析】
要判断各选项正误，需结合电路连接方式，运用电功率公式、焦耳定律、欧姆定律等知识分析：
1. 分析挡位：电动机始终与发热元件并联，开关$S_1$断开、$S_2$接$a$时，仅$R_2$接入发热电路，功率最小为低温挡；$S_1$闭合、$S_2$接$b$时，$R_1$与$R_2$串联，功率较小为中温挡；$S_1$闭合、$S_2$接$a$时，$R_1$与$R_2$并联，功率最大为高温挡。
2. 电动机为非纯电阻用电器，不能用纯电阻公式$P=\frac{U^2}{R}$计算其电阻。
3. 计算电路热量时，发热电阻是纯电阻，可利用$Q=W=Pt$计算，而电动机是非纯电阻，其电能大部分转化为机械能，不能用$Q=UIt$计算热量。
4. 高温挡总功率为发热元件总功率与电动机功率之和，再结合$P=UI$计算总电流。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：开关$S_1$断开，$S_2$接$a$端时，发热电路只有$R_2$接入，根据$P=\frac{U^2}{R}$，此时发热功率较小，为低温挡，A错误。
选项B：电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能大部分转化为机械能，只有小部分转化为内能，不能用$P=\frac{U^2}{R}$计算其电阻，B错误。
选项C：开关$S_1$闭合，$S_2$接$a$端时，$R_1$与$R_2$并联，发热元件的总功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{55\ \Omega}=880\ \mathrm{W}$，
$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega}=440\ \mathrm{W}$，
$P_{\mathrm{热}}=P_1+P_2=880\ \mathrm{W}+440\ \mathrm{W}=1320\ \mathrm{W}$，
1min内发热元件产生的热量$Q_{\mathrm{热}}=P_{\mathrm{热}}t=1320\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=79200\ \mathrm{J}$；
电动机是非纯电阻用电器，其电能大部分转化为机械能，电路总热量不等于$27720\ \mathrm{J}$，C错误。
选项D：高温挡时，$R_1$、$R_2$并联且电动机工作，总功率$P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{热}}+P_{\mathrm{机}}=1320\ \mathrm{W}+22\ \mathrm{W}=1342\ \mathrm{W}$，
根据$P=UI$，总电流$I=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{1342\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=6.1\ \mathrm{A}$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
1. 电功率计算
2. 串并联电路特点
3. 纯电阻与非纯电阻电路
【点评】
本题结合生活用电器，考查串并联电路的特点、电功率公式及焦耳定律的应用，需注意区分纯电阻与非纯电阻电路的不同计算方式，难度适中。
【难度系数】
0.6
要判断各选项正误，需结合电路连接方式，运用电功率公式、焦耳定律、欧姆定律等知识分析：
1. 分析挡位：电动机始终与发热元件并联，开关$S_1$断开、$S_2$接$a$时，仅$R_2$接入发热电路，功率最小为低温挡；$S_1$闭合、$S_2$接$b$时，$R_1$与$R_2$串联，功率较小为中温挡；$S_1$闭合、$S_2$接$a$时，$R_1$与$R_2$并联，功率最大为高温挡。
2. 电动机为非纯电阻用电器，不能用纯电阻公式$P=\frac{U^2}{R}$计算其电阻。
3. 计算电路热量时，发热电阻是纯电阻，可利用$Q=W=Pt$计算，而电动机是非纯电阻，其电能大部分转化为机械能，不能用$Q=UIt$计算热量。
4. 高温挡总功率为发热元件总功率与电动机功率之和，再结合$P=UI$计算总电流。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：开关$S_1$断开，$S_2$接$a$端时，发热电路只有$R_2$接入，根据$P=\frac{U^2}{R}$，此时发热功率较小，为低温挡，A错误。
选项B：电动机是非纯电阻用电器，消耗的电能大部分转化为机械能，只有小部分转化为内能，不能用$P=\frac{U^2}{R}$计算其电阻，B错误。
选项C：开关$S_1$闭合，$S_2$接$a$端时，$R_1$与$R_2$并联，发热元件的总功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{55\ \Omega}=880\ \mathrm{W}$，
$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega}=440\ \mathrm{W}$，
$P_{\mathrm{热}}=P_1+P_2=880\ \mathrm{W}+440\ \mathrm{W}=1320\ \mathrm{W}$，
1min内发热元件产生的热量$Q_{\mathrm{热}}=P_{\mathrm{热}}t=1320\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=79200\ \mathrm{J}$；
电动机是非纯电阻用电器，其电能大部分转化为机械能，电路总热量不等于$27720\ \mathrm{J}$，C错误。
选项D：高温挡时，$R_1$、$R_2$并联且电动机工作，总功率$P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{热}}+P_{\mathrm{机}}=1320\ \mathrm{W}+22\ \mathrm{W}=1342\ \mathrm{W}$，
根据$P=UI$，总电流$I=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{1342\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=6.1\ \mathrm{A}$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
1. 电功率计算
2. 串并联电路特点
3. 纯电阻与非纯电阻电路
【点评】
本题结合生活用电器，考查串并联电路的特点、电功率公式及焦耳定律的应用，需注意区分纯电阻与非纯电阻电路的不同计算方式，难度适中。
【难度系数】
0.6
