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1.(2025·徐州)如图所示是电饭锅的简化电路，开关S控制“1”“2”两个挡位。做饭时先高温烧煮，后焖饭、保温。则做饭过程中，开关S所处的挡位（
A.一直在“1”挡
B.一直在“2”挡
C.先在“1”挡，后在“2”挡
D.先在“2”挡，后在“1”挡
C
）A.一直在“1”挡
B.一直在“2”挡
C.先在“1”挡，后在“2”挡
D.先在“2”挡，后在“1”挡
答案
1.C
解析
【分析】
要解决这道题，需结合家庭电路电压恒定的特点，利用电功率公式分析不同挡位的功率大小，进而判断电路连接情况：家庭电路电压U不变，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小，电功率越大，对应高温挡；电阻越大，电功率越小，对应保温挡。先分析开关S在“1”“2”挡时的电路连接，再结合“先高温烧煮、后保温”的要求确定挡位变化。
【解析】
1. 分析挡位电路：
当开关S接“1”挡时，电阻$R_2$被短路，电路中只有$R_1$接入，总电阻为$R_1$；
当开关S接“2”挡时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻为$R_1+R_2$，显然$R_1 ＜ R_1+R_2$。
2. 结合功率公式判断挡位功能：
家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小功率越大，因此S接“1”挡时功率大，为高温烧煮挡；S接“2”挡时功率小，为保温挡。
3. 确定挡位变化：
做饭时先高温烧煮，后保温，因此开关先在“1”挡，后在“2”挡。
【答案】
C
【知识点】
电功率、电路串并联
【点评】
本题结合生活中的电饭锅电路，考查电功率与电阻的关系及串并联电路的电阻特点，注重物理知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合家庭电路电压恒定的特点，利用电功率公式分析不同挡位的功率大小，进而判断电路连接情况：家庭电路电压U不变，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小，电功率越大，对应高温挡；电阻越大，电功率越小，对应保温挡。先分析开关S在“1”“2”挡时的电路连接，再结合“先高温烧煮、后保温”的要求确定挡位变化。
【解析】
1. 分析挡位电路：
当开关S接“1”挡时，电阻$R_2$被短路，电路中只有$R_1$接入，总电阻为$R_1$；
当开关S接“2”挡时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻为$R_1+R_2$，显然$R_1 ＜ R_1+R_2$。
2. 结合功率公式判断挡位功能：
家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小功率越大，因此S接“1”挡时功率大，为高温烧煮挡；S接“2”挡时功率小，为保温挡。
3. 确定挡位变化：
做饭时先高温烧煮，后保温，因此开关先在“1”挡，后在“2”挡。
【答案】
C
【知识点】
电功率、电路串并联
【点评】
本题结合生活中的电饭锅电路，考查电功率与电阻的关系及串并联电路的电阻特点，注重物理知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
2.（2025·潍坊模拟）如图甲所示的空气炸锅，它主要由电动机带动的电风扇和电加热丝组成，工作时电加热丝将空气加热，利用高温空气来代替食用油，通过高功率的风扇，使高温空气在一个密闭空间内形成循环热流，通过热流使食物迅速变熟，“无油烹饪，更加健康”。这个空气炸锅有两个加热挡，图乙是它的电路图，技术参数如表所示。
（1）该空气炸锅低温挡正常工作时，求电路中的总电流；
（2）某次使用过程小明关掉家中其他用电器，让空气炸锅高温挡正常工作30 min，求该工作过程如图丙所示的电能表表盘转过的圈数；
（3）该空气炸锅高温挡正常工作，将200 g薯条从40 ℃加热到200 ℃，若不计热量损失，求需要加热的时间；[结果保留整数，不考虑薯条质量的变化，$c_{薯条}=3×10^3 J/(kg·℃)$]
（4）按国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。从用电安全角度考虑，试说明空气炸锅电源线都很短的原因。
（1）该空气炸锅低温挡正常工作时，求电路中的总电流；
（2）某次使用过程小明关掉家中其他用电器，让空气炸锅高温挡正常工作30 min，求该工作过程如图丙所示的电能表表盘转过的圈数；
（3）该空气炸锅高温挡正常工作，将200 g薯条从40 ℃加热到200 ℃，若不计热量损失，求需要加热的时间；[结果保留整数，不考虑薯条质量的变化，$c_{薯条}=3×10^3 J/(kg·℃)$]
（4）按国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。从用电安全角度考虑，试说明空气炸锅电源线都很短的原因。
答案
解：(1)空气炸锅在低温挡工作时的加热功率$P_{低}=660\ \mathrm{W}$，电动机的功率$P_{\mathrm{M}}=110\ \mathrm{W}$，此时电路的总功率：$P=P_{低}+P_{\mathrm{M}}=660\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=770\ \mathrm{W}$，由$P=UI$可知空气炸锅低温挡正常工作时，电路中的总电流：$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{770\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=3.5\ \mathrm{A}$。
(2)空气炸锅高温挡的加热功率$P_{高}=1\ 210\ \mathrm{W}$，高温挡工作时电路中的总功率：$P'=P_{高}+P_{\mathrm{M}}=1\ 210\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=1\ 320\ \mathrm{W}$，由$P=\dfrac{W}{t}$可知空气炸锅高温挡正常工作$30\ \mathrm{min}$，电路消耗的电能：$W=P't'=1\ 320\ \mathrm{W}×1\ 800\ \mathrm{s}=2.376×10^6\ \mathrm{J}=0.66\ \mathrm{kW· h}$，电路消耗$0.66\ \mathrm{kW· h}$的电能，电能表表盘转过的圈数：$n=\dfrac{0.66\ \mathrm{kW· h}}{\dfrac{1}{3\ 000}\ \mathrm{kW· h}}=1\ 980\ (\mathrm{r})$。
(3)薯条吸收的热量：$Q_{吸}=c_{薯条}\ m\ (t_2-t_1)=3×10^3\ \mathrm{J/(kg·\ °C)}×0.2\ \mathrm{kg}×(200\ °\mathrm{C}\ -40\ °\mathrm{C})=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，不计热量损失，空气炸锅高温挡电加热丝消耗的电能$W'=Q_{吸}=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，由$P=\dfrac{W}{t}$可知，加热需要的时间：$t''=\dfrac{W'}{P_{高}}=\dfrac{9.6×10^4\ \mathrm{J}}{1\ 210\ \mathrm{W}}\approx79\ \mathrm{s}$。
(4)电压一定，由$P=UI$可知，用电器功率越大，线路中的电流就越大，根据导体电阻的影响因素可知，导线越长，导线的电阻就越大，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在电流较大的情况下，电阻$R$越大，在相同时间内线路中产生的热量$Q$就越多，存在安全隐患，所以按国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。
(2)空气炸锅高温挡的加热功率$P_{高}=1\ 210\ \mathrm{W}$，高温挡工作时电路中的总功率：$P'=P_{高}+P_{\mathrm{M}}=1\ 210\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=1\ 320\ \mathrm{W}$，由$P=\dfrac{W}{t}$可知空气炸锅高温挡正常工作$30\ \mathrm{min}$，电路消耗的电能：$W=P't'=1\ 320\ \mathrm{W}×1\ 800\ \mathrm{s}=2.376×10^6\ \mathrm{J}=0.66\ \mathrm{kW· h}$，电路消耗$0.66\ \mathrm{kW· h}$的电能，电能表表盘转过的圈数：$n=\dfrac{0.66\ \mathrm{kW· h}}{\dfrac{1}{3\ 000}\ \mathrm{kW· h}}=1\ 980\ (\mathrm{r})$。
(3)薯条吸收的热量：$Q_{吸}=c_{薯条}\ m\ (t_2-t_1)=3×10^3\ \mathrm{J/(kg·\ °C)}×0.2\ \mathrm{kg}×(200\ °\mathrm{C}\ -40\ °\mathrm{C})=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，不计热量损失，空气炸锅高温挡电加热丝消耗的电能$W'=Q_{吸}=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，由$P=\dfrac{W}{t}$可知，加热需要的时间：$t''=\dfrac{W'}{P_{高}}=\dfrac{9.6×10^4\ \mathrm{J}}{1\ 210\ \mathrm{W}}\approx79\ \mathrm{s}$。
(4)电压一定，由$P=UI$可知，用电器功率越大，线路中的电流就越大，根据导体电阻的影响因素可知，导线越长，导线的电阻就越大，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在电流较大的情况下，电阻$R$越大，在相同时间内线路中产生的热量$Q$就越多，存在安全隐患，所以按国家规定大功率用电器的电源线不宜过长。
解析
【分析】
本题是电学与热学结合的综合应用题，需结合电功率、热量、电能表等相关知识解题。
（1）低温挡时加热丝和电动机同时工作，总功率为两者功率之和，利用电功率公式$P=UI$变形求总电流；
（2）高温挡总功率为加热丝和电动机功率之和，先计算工作时间内消耗的电能，再根据电能表参数计算转盘转数；
（3）先计算薯条吸收的热量，不计热量损失时加热丝消耗的电能等于吸收的热量，再利用$W=Pt$变形求加热时间；
（4）从电功率与电流的关系、导体电阻的影响因素及焦耳定律分析大功率用电器电源线不宜过长的原因。
【解析】
（1）低温挡时，加热功率$P_{低}=660\ \mathrm{W}$，电动机功率$P_{M}=110\ \mathrm{W}$，总功率$P=P_{低}+P_{M}=660\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=770\ \mathrm{W}$。由$P=UI$得，总电流$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{770\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=3.5\ \mathrm{A}$。
（2）高温挡时，加热功率$P_{高}=1210\ \mathrm{W}$，总功率$P'=P_{高}+P_{M}=1210\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=1320\ \mathrm{W}=1.32\ \mathrm{kW}$。工作时间$t=30\ \mathrm{min}=0.5\ \mathrm{h}$，消耗电能$W=P't=1.32\ \mathrm{kW}×0.5\ \mathrm{h}=0.66\ \mathrm{kW·h}$。电能表每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能转3000圈，故转数$n=0.66\ \mathrm{kW·h}×3000\ \mathrm{r/(kW·h)}=1980\ \mathrm{r}$。
（3）薯条质量$m=200\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{kg}$，吸收的热量$Q_{吸}=c_{薯条}m(t_2-t_1)=3×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.2\ \mathrm{kg}×(200℃-40℃)=9.6×10^4\ \mathrm{J}$。不计热量损失，加热丝消耗的电能$W'=Q_{吸}=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，由$P=\dfrac{W}{t}$得，加热时间$t''=\dfrac{W'}{P_{高}}=\dfrac{9.6×10^4\ \mathrm{J}}{1210\ \mathrm{W}}≈79\ \mathrm{s}$。
（4）根据$P=UI$，电压一定时，大功率用电器功率大，工作电流大；导线越长，导线电阻越大，由焦耳定律$Q=I^2Rt$，电流大、电阻大时，相同时间内导线产生的热量多，易引发安全隐患，故大功率用电器电源线不宜过长。
【答案】
（1）3.5 A；（2）1980 r；（3）79 s；（4）原因见解析。
【知识点】
电功率计算、热量计算、焦耳定律应用
【点评】
本题结合生活中的空气炸锅考查电学与热学的综合应用，将物理知识与实际生活紧密联系，既考查了公式的灵活运用，又培养了学生运用物理知识解决实际问题的能力，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是电学与热学结合的综合应用题，需结合电功率、热量、电能表等相关知识解题。
（1）低温挡时加热丝和电动机同时工作，总功率为两者功率之和，利用电功率公式$P=UI$变形求总电流；
（2）高温挡总功率为加热丝和电动机功率之和，先计算工作时间内消耗的电能，再根据电能表参数计算转盘转数；
（3）先计算薯条吸收的热量，不计热量损失时加热丝消耗的电能等于吸收的热量，再利用$W=Pt$变形求加热时间；
（4）从电功率与电流的关系、导体电阻的影响因素及焦耳定律分析大功率用电器电源线不宜过长的原因。
【解析】
（1）低温挡时，加热功率$P_{低}=660\ \mathrm{W}$，电动机功率$P_{M}=110\ \mathrm{W}$，总功率$P=P_{低}+P_{M}=660\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=770\ \mathrm{W}$。由$P=UI$得，总电流$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{770\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=3.5\ \mathrm{A}$。
（2）高温挡时，加热功率$P_{高}=1210\ \mathrm{W}$，总功率$P'=P_{高}+P_{M}=1210\ \mathrm{W}+110\ \mathrm{W}=1320\ \mathrm{W}=1.32\ \mathrm{kW}$。工作时间$t=30\ \mathrm{min}=0.5\ \mathrm{h}$，消耗电能$W=P't=1.32\ \mathrm{kW}×0.5\ \mathrm{h}=0.66\ \mathrm{kW·h}$。电能表每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能转3000圈，故转数$n=0.66\ \mathrm{kW·h}×3000\ \mathrm{r/(kW·h)}=1980\ \mathrm{r}$。
（3）薯条质量$m=200\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{kg}$，吸收的热量$Q_{吸}=c_{薯条}m(t_2-t_1)=3×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.2\ \mathrm{kg}×(200℃-40℃)=9.6×10^4\ \mathrm{J}$。不计热量损失，加热丝消耗的电能$W'=Q_{吸}=9.6×10^4\ \mathrm{J}$，由$P=\dfrac{W}{t}$得，加热时间$t''=\dfrac{W'}{P_{高}}=\dfrac{9.6×10^4\ \mathrm{J}}{1210\ \mathrm{W}}≈79\ \mathrm{s}$。
（4）根据$P=UI$，电压一定时，大功率用电器功率大，工作电流大；导线越长，导线电阻越大，由焦耳定律$Q=I^2Rt$，电流大、电阻大时，相同时间内导线产生的热量多，易引发安全隐患，故大功率用电器电源线不宜过长。
【答案】
（1）3.5 A；（2）1980 r；（3）79 s；（4）原因见解析。
【知识点】
电功率计算、热量计算、焦耳定律应用
【点评】
本题结合生活中的空气炸锅考查电学与热学的综合应用，将物理知识与实际生活紧密联系，既考查了公式的灵活运用，又培养了学生运用物理知识解决实际问题的能力，难度适中。
【难度系数】
0.5
3.（2025·巴中）如图所示为烤火炉的简化电路图，电源电压为220 V，两个发热电阻阻值均为88 Ω，该烤火炉有低温和高温两个挡位，则烤火炉处于高温挡时的功率为
1 100
W，处于低温挡工作1 min产生的电热为$3.3×10^4$
J。答案
3. 1 100 $3.3×10^4$
解析
【分析】要解决这道题，需先根据电路图判断烤火炉高、低温挡的电路结构：电源电压一定时，由公式$P=\frac{U^2}{R}$可知，电阻越小功率越大，因此两个电阻并联时为高温挡，单个电阻工作时为低温挡。再分别利用电功率公式和电热公式计算对应挡位的功率和电热。
【解析】
1. 高温挡功率计算：当开关$S$、$S_1$都闭合时，两个电阻$R$并联，每个电阻两端电压均等于电源电压$U=220V$。单个电阻的功率：
$P_1=\frac{U^2}{R}=\frac{(220V)^2}{88Ω}=550W$
两个相同电阻并联，总功率为各电阻功率之和，因此高温挡功率：
$P_{高}=2×P_1=2×550W=1100W$
2. 低温挡电热计算：当开关$S$闭合、$S_1$断开时，只有一个电阻$R$接入电路，为低温挡，此时功率$P_{低}=P_1=550W$。工作时间$t=1min=60s$，纯电阻电路中电热等于电功，因此1min产生的电热：
$Q=W=P_{低}×t=550W×60s=3.3×10^4J$
【答案】1100；$3.3×10^4$
【知识点】电功率计算、并联电路特点、电热计算
【点评】本题结合生活中的烤火炉挡位问题，考查电功率和电热的基础计算，核心是正确判断不同挡位的电路连接方式，属于常规应用题型。
【难度系数】0.7
【解析】
1. 高温挡功率计算：当开关$S$、$S_1$都闭合时，两个电阻$R$并联，每个电阻两端电压均等于电源电压$U=220V$。单个电阻的功率：
$P_1=\frac{U^2}{R}=\frac{(220V)^2}{88Ω}=550W$
两个相同电阻并联，总功率为各电阻功率之和，因此高温挡功率：
$P_{高}=2×P_1=2×550W=1100W$
2. 低温挡电热计算：当开关$S$闭合、$S_1$断开时，只有一个电阻$R$接入电路，为低温挡，此时功率$P_{低}=P_1=550W$。工作时间$t=1min=60s$，纯电阻电路中电热等于电功，因此1min产生的电热：
$Q=W=P_{低}×t=550W×60s=3.3×10^4J$
【答案】1100；$3.3×10^4$
【知识点】电功率计算、并联电路特点、电热计算
【点评】本题结合生活中的烤火炉挡位问题，考查电功率和电热的基础计算，核心是正确判断不同挡位的电路连接方式，属于常规应用题型。
【难度系数】0.7
