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1 [2025长春模拟]小明家购买了一台电饭煲,在使用时闻到橡胶的焦味,用手摸其电源线发现很热,而电饭煲仍正常工作,发生这一现象的原因可能是 (
A.电压太高
B.电源线太短
C.电源线太粗
D.电源线太细
D
)A.电压太高
B.电源线太短
C.电源线太粗
D.电源线太细
答案
D 电饭煲与电源线串联,通过它们的电流和通电时间相等,由$Q=I^2Rt$可知,电源线很热,说明电源线的电阻产生的热量多,电源线的电阻比较大。导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关,电饭煲电源线的材料、长度一定,电阻较大,是因为电源线的横截面积太小,即电源线太细造成的。故选D。
解析
【分析】
首先，题目中电饭煲正常工作，说明电路是通路，电流稳定、电压正常。电源线与电饭煲串联，因此通过两者的电流$I$和通电时间$t$相等。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电流和通电时间一定时，导体产生的热量与电阻成正比，电源线很热说明其产生的热量多，因此电源线的电阻较大。接着回忆影响导体电阻的因素：材料、长度、横截面积。电饭煲电源线的材料和长度固定，电阻大的原因只能是横截面积小，即电源线太细，对应选项D。
【解析】
电饭煲与电源线串联，通过它们的电流$I$和通电时间$t$相等，电饭煲正常工作说明电路电压、电流均正常。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当$I$和$t$一定时，电阻越大，产生的热量越多。电源线很热，说明其电阻较大。导体电阻由材料、长度、横截面积决定，电饭煲电源线的材料、长度一定，电阻较大是因为横截面积太小，即电源线太细，因此选D。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律、影响电阻大小的因素
【点评】
本题结合生活中的电器故障现象，考查物理知识在实际生活中的应用，注重理论联系实际，难度适中。
【难度系数】
0.7
首先，题目中电饭煲正常工作，说明电路是通路，电流稳定、电压正常。电源线与电饭煲串联，因此通过两者的电流$I$和通电时间$t$相等。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当电流和通电时间一定时，导体产生的热量与电阻成正比，电源线很热说明其产生的热量多，因此电源线的电阻较大。接着回忆影响导体电阻的因素：材料、长度、横截面积。电饭煲电源线的材料和长度固定，电阻大的原因只能是横截面积小，即电源线太细，对应选项D。
【解析】
电饭煲与电源线串联，通过它们的电流$I$和通电时间$t$相等，电饭煲正常工作说明电路电压、电流均正常。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，当$I$和$t$一定时，电阻越大，产生的热量越多。电源线很热，说明其电阻较大。导体电阻由材料、长度、横截面积决定，电饭煲电源线的材料、长度一定，电阻较大是因为横截面积太小，即电源线太细，因此选D。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律、影响电阻大小的因素
【点评】
本题结合生活中的电器故障现象，考查物理知识在实际生活中的应用，注重理论联系实际，难度适中。
【难度系数】
0.7
2 易错 如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，先后将两个电阻$R_1$和$R_2$以并联和串联的方式分别放入甲、乙、丙、丁容器中，其中$R_1 ＞ R_2$，若通电相同时间，则这四个容器中的水温从低到高的顺序是（
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
B
）A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
答案
B 题左图中,$R_1$与$R_2$并联,根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式$Q=\frac{U^2}{R}t$可知,在电压和通电时间相同的情况下,电阻小的产生的热量多。而$R_1＞R_2$,所以$Q_\mathrm{甲}＜Q_\mathrm{乙}$。题右图中,$R_1$与$R_2$串联,根据串联电路特点和焦耳定律$Q=I^2Rt$可知,在电流和通电时间相同的情况下,电阻大的产生的热量多。而$R_1＞R_2$,所以$Q_\mathrm{丙}＞Q_\mathrm{丁}$。题左图中,通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}$,题右图中,通过$R_1$的电流$I_1'=\frac{U}{R_1+R_2}$,故$I_1＞I_1'$,由$Q=I^2Rt$知,$Q_\mathrm{甲}＞Q_\mathrm{丙}$,所以这四个容器中电阻产生的热量关系是$Q_\mathrm{乙}＞Q_\mathrm{甲}＞Q_\mathrm{丙}＞Q_\mathrm{丁}$,四个容器中的水温从低到高的顺序是丁、丙、甲、乙。故选B。
避坑指南
并联的电阻相当于直接连在了电源两端,因为没有其他电阻分压,故两个电阻并联时,任一电阻中的电流都大于这两个电阻串联后接在同个电源下的电路电流,知道电流与电阻之后,就很容易比较水温了。
避坑指南
并联的电阻相当于直接连在了电源两端,因为没有其他电阻分压,故两个电阻并联时,任一电阻中的电流都大于这两个电阻串联后接在同个电源下的电路电流,知道电流与电阻之后,就很容易比较水温了。
解析
【分析】
要判断水温高低，需结合水的吸热特性：相同质量和初温的水，电阻产生的热量越多，水温升高越多。首先明确甲、乙中$R_1$与$R_2$为并联，丙、丁中$R_1$与$R_2$为串联，再根据串并联电路特点和焦耳定律，分别计算各容器电阻产生的热量，比较热量大小后确定水温从低到高的顺序。
【解析】
1. 分析甲、乙（并联电路）：
甲容器中是$R_1$，乙容器中是$R_2$，并联时电源电压$U$相同，通电时间$t$相同。根据焦耳定律变形式$Q=\frac{U^2 t}{R}$，因$R_1＞R_2$，故$Q_甲=\frac{U^2 t}{R_1}$，$Q_乙=\frac{U^2 t}{R_2}$，得$Q_甲＜Q_乙$。
2. 分析丙、丁（串联电路）：
丙容器中是$R_1$，丁容器中是$R_2$，串联时电路电流$I$相同，通电时间$t$相同。根据焦耳定律$Q=I^2 R t$，因$R_1＞R_2$，故$Q_丙=I^2 R_1 t$，$Q_丁=I^2 R_2 t$，得$Q_丙＞Q_丁$。
3. 比较$Q_甲$与$Q_丙$：
甲中$R_1$的电流$I_甲=\frac{U}{R_1}$，丙中$R_1$的电流$I_丙=\frac{U}{R_1+R_2}$，显然$I_甲＞I_丙$。结合$Q=I^2 R t$，$R_1$和$t$相同，电流越大热量越多，故$Q_甲＞Q_丙$。
综上，四个容器电阻产生的热量关系为$Q_乙＞Q_甲＞Q_丙＞Q_丁$，热量越少水温越低，因此水温从低到高的顺序是丁、丙、甲、乙。
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律、串并联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律在串并联电路中的应用，需根据电路连接方式选择对应焦耳定律公式，易错点是比较同一电阻在串并联电路中的热量差异，需注意电流的不同，整体难度中等。
【难度系数】
0.5
要判断水温高低，需结合水的吸热特性：相同质量和初温的水，电阻产生的热量越多，水温升高越多。首先明确甲、乙中$R_1$与$R_2$为并联，丙、丁中$R_1$与$R_2$为串联，再根据串并联电路特点和焦耳定律，分别计算各容器电阻产生的热量，比较热量大小后确定水温从低到高的顺序。
【解析】
1. 分析甲、乙（并联电路）：
甲容器中是$R_1$，乙容器中是$R_2$，并联时电源电压$U$相同，通电时间$t$相同。根据焦耳定律变形式$Q=\frac{U^2 t}{R}$，因$R_1＞R_2$，故$Q_甲=\frac{U^2 t}{R_1}$，$Q_乙=\frac{U^2 t}{R_2}$，得$Q_甲＜Q_乙$。
2. 分析丙、丁（串联电路）：
丙容器中是$R_1$，丁容器中是$R_2$，串联时电路电流$I$相同，通电时间$t$相同。根据焦耳定律$Q=I^2 R t$，因$R_1＞R_2$，故$Q_丙=I^2 R_1 t$，$Q_丁=I^2 R_2 t$，得$Q_丙＞Q_丁$。
3. 比较$Q_甲$与$Q_丙$：
甲中$R_1$的电流$I_甲=\frac{U}{R_1}$，丙中$R_1$的电流$I_丙=\frac{U}{R_1+R_2}$，显然$I_甲＞I_丙$。结合$Q=I^2 R t$，$R_1$和$t$相同，电流越大热量越多，故$Q_甲＞Q_丙$。
综上，四个容器电阻产生的热量关系为$Q_乙＞Q_甲＞Q_丙＞Q_丁$，热量越少水温越低，因此水温从低到高的顺序是丁、丙、甲、乙。
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律、串并联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律在串并联电路中的应用，需根据电路连接方式选择对应焦耳定律公式，易错点是比较同一电阻在串并联电路中的热量差异，需注意电流的不同，整体难度中等。
【难度系数】
0.5
变式 ▶教材 P122T3 改编 如图是探究电热的多少跟什么因素有关的实验装置，两个相同的透明容器中密封着等量的空气。下列说法正确的是
（
A.U形管中液面高度变化主要是由U形管中液体热胀冷缩引起的
B.图甲中右侧管中液柱上升得高，说明通电相同时间，电阻越大，则通电电流越大，产生的热量越多
C.若将图乙中容器外5 Ω的电阻换成10 Ω，则不能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D.图乙中左侧管中液柱上升得高，说明两个相同的电阻丝通电相同时间，电流越小，产生的热
量越少
（
D
）A.U形管中液面高度变化主要是由U形管中液体热胀冷缩引起的
B.图甲中右侧管中液柱上升得高，说明通电相同时间，电阻越大，则通电电流越大，产生的热量越多
C.若将图乙中容器外5 Ω的电阻换成10 Ω，则不能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D.图乙中左侧管中液柱上升得高，说明两个相同的电阻丝通电相同时间，电流越小，产生的热
量越少
答案
D 电流通过导体产生的热量不能直接显示出来,容器中空气会由于热胀冷缩而使U形管液面出现高度差,由此反映出产生的热量多少,故A错误。题图甲中两个电阻串联,串联电路中电流相等,通电时间也相同,根据$Q=I^2Rt$可知,电阻越大,产生的热量越多,故B错误。题图乙中右侧两个5 Ω的电阻并联后,再与左侧5 Ω的电阻串联;若将题图乙中容器外5 Ω的电阻换成10 Ω,根据并联电路的电流关系可知,通过容器内电阻的电流是不同的,也可以研究电流通过导体产生的热量与电流的关系,故C错误。题图乙中容器中电阻相等,容器中电阻的电流不同,可以用来探究产生的热量与电流大小的关系,两个相同的电阻丝通电相同时间,电流越小,产生的热量越少,故D正确。故选D。
解析
【分析】
本题围绕探究电流产生热量的影响因素实验展开，需结合转换法、控制变量法，以及焦耳定律$Q=I^2Rt$、串并联电路的电流规律分析各选项：首先明确实验的转换法原理，再分别分析甲、乙两图的电路连接特点，结合相关规律判断每个选项的正误。
【解析】
选项A：实验利用转换法，电流产生的热量使容器内空气受热膨胀，导致U形管液面出现高度差，并非U形管中液体热胀冷缩引起，故A错误；
选项B：图甲中两个电阻串联，串联电路电流处处相等，通电时间相同，根据$Q=I^2Rt$，电阻越大，产生的热量越多，并非“电阻越大，通电电流越大”，故B错误；
选项C：图乙中，右侧两个电阻并联后与左侧电阻串联，若将容器外5Ω换成10Ω，右侧并联部分总电阻改变，左侧电阻与右侧并联电阻的电流仍不同，可探究热量与电流的关系，故C错误；
选项D：图乙中，两个容器内电阻阻值相同、通电时间相同，左侧电阻的电流等于右侧两个电阻的电流之和（左侧电流更大），根据$Q=I^2Rt$，电流越小，产生的热量越少，因此左侧管液柱上升得高，符合描述，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律、电流的热效应、串并联电路电流规律
【点评】
本题考查探究电流产生热量影响因素的实验，核心是掌握转换法、控制变量法的应用，结合焦耳定律和串并联电路电流规律分析问题，需理清实验装置的电路连接特点，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕探究电流产生热量的影响因素实验展开，需结合转换法、控制变量法，以及焦耳定律$Q=I^2Rt$、串并联电路的电流规律分析各选项：首先明确实验的转换法原理，再分别分析甲、乙两图的电路连接特点，结合相关规律判断每个选项的正误。
【解析】
选项A：实验利用转换法，电流产生的热量使容器内空气受热膨胀，导致U形管液面出现高度差，并非U形管中液体热胀冷缩引起，故A错误；
选项B：图甲中两个电阻串联，串联电路电流处处相等，通电时间相同，根据$Q=I^2Rt$，电阻越大，产生的热量越多，并非“电阻越大，通电电流越大”，故B错误；
选项C：图乙中，右侧两个电阻并联后与左侧电阻串联，若将容器外5Ω换成10Ω，右侧并联部分总电阻改变，左侧电阻与右侧并联电阻的电流仍不同，可探究热量与电流的关系，故C错误；
选项D：图乙中，两个容器内电阻阻值相同、通电时间相同，左侧电阻的电流等于右侧两个电阻的电流之和（左侧电流更大），根据$Q=I^2Rt$，电流越小，产生的热量越少，因此左侧管液柱上升得高，符合描述，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
焦耳定律、电流的热效应、串并联电路电流规律
【点评】
本题考查探究电流产生热量影响因素的实验，核心是掌握转换法、控制变量法的应用，结合焦耳定律和串并联电路电流规律分析问题，需理清实验装置的电路连接特点，难度适中。
【难度系数】
0.5
3 [2024重庆中考]如图甲所示是同学们自制的调光小台灯,图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3 V,R是调节亮度的变阻器,最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V 0.5 W”字样。忽略温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10 min产生的热量;
(3)电源电压降为2.7 V后,灯L的最小实际功率。
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10 min产生的热量;
(3)电源电压降为2.7 V后,灯L的最小实际功率。
答案
解:(1)灯 L 正常发光时的电阻 $R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{额}^2}{P_\mathrm{额}}=\frac{(2.5\ \mathrm{V})^2}{0.5\ \mathrm{W}}=12.5\ \Omega$。
(2)灯 L 正常发光时的电流 $I_\mathrm{额}=\frac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.5\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$,变阻器两端的电压 $U_1=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$,变阻器 R 工作 10 min 产生的热量 $Q=U_1I_\mathrm{额} t=0.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} × 600\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J}$。
(3)电源电压降为 2.7 V 后,当变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,此时灯 L 的实际功率最小,电路中的最小电流 $I_\mathrm{小}=\frac{U'}{R_\mathrm{总}}=\frac{U'}{R+R_\mathrm{L}}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+12.5\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A}$,灯 L 的最小实际功率 $P_{\mathrm{L小}}=I_\mathrm{小}^2R_\mathrm{L}=(0.12\ \mathrm{A})^2 × 12.5\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
要解决这三个问题，需逐步梳理电学规律和公式的应用：
1. 求灯L正常发光的电阻，利用电功率变形公式 $ R=\frac{U^2}{P} $，代入额定电压和额定功率即可计算；
2. 求变阻器产生的热量，先由额定参数算出灯正常发光的电流，再根据串联电压规律得变阻器电压，最后用焦耳定律 $ Q=UIt $ 计算；
3. 求灯的最小实际功率，当变阻器接入最大阻值时电路电流最小，先算总电阻和最小电流，再用 $ P=I^2R $ 计算最小功率。
【解析】
解:(1) 灯L正常发光时，额定电压 $ U_{额}=2.5\ \mathrm{V} $，额定功率 $ P_{额}=0.5\ \mathrm{W} $，根据公式 $ R=\frac{U^2}{P} $，得灯的电阻：
$ R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{额}^2}{P_\mathrm{额}}=\frac{(2.5\ \mathrm{V})^2}{0.5\ \mathrm{W}}=12.5\ \Omega $。
(2) 灯L正常发光时，电路电流等于额定电流，由 $ P=UI $ 得：
$ I_\mathrm{额}=\frac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.5\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A} $。
串联电路总电压等于各部分电压之和，变阻器两端电压：
$ U_1=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V} $。
时间 $ t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s} $，变阻器产生的热量：
$ Q=U_1I_\mathrm{额}t=0.5\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}×600\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J} $。
(3) 电源电压 $ U'=2.7\ \mathrm{V} $，当变阻器接入最大阻值 $ R=10\ \Omega $ 时，电路总电阻最大、电流最小，灯的实际功率最小。
总电阻 $ R_\mathrm{总}=R+R_\mathrm{L}=10\ \Omega+12.5\ \Omega=22.5\ \Omega $，
最小电流 $ I_\mathrm{小}=\frac{U'}{R_\mathrm{总}}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{22.5\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A} $，
灯的最小实际功率：
$ P_{\mathrm{L小}}=I_\mathrm{小}^2R_\mathrm{L}=(0.12\ \mathrm{A})^2×12.5\ \Omega=0.18\ \mathrm{W} $。
【答案】
解:(1)灯 L 正常发光时的电阻 $R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{额}^2}{P_\mathrm{额}}=\frac{(2.5\ \mathrm{V})^2}{0.5\ \mathrm{W}}=12.5\ \Omega$。
(2)灯 L 正常发光时的电流 $I_\mathrm{额}=\frac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.5\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$,变阻器两端的电压 $U_1=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$,变阻器 R 工作 10 min 产生的热量 $Q=U_1I_\mathrm{额} t=0.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} × 600\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J}$。
(3)电源电压降为 2.7 V 后,当变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,此时灯 L 的实际功率最小,电路中的最小电流 $I_\mathrm{小}=\frac{U'}{R_\mathrm{总}}=\frac{U'}{R+R_\mathrm{L}}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+12.5\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A}$,灯 L 的最小实际功率 $P_{\mathrm{L小}}=I_\mathrm{小}^2R_\mathrm{L}=(0.12\ \mathrm{A})^2 × 12.5\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$。
【知识点】
电功率计算、电热计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合调光台灯的实际场景，考查电学核心公式的综合应用，涵盖额定电阻、电热、最小功率的计算，需掌握串联电路规律及相关公式的灵活运用，是中考常见的电学综合题。
【难度系数】
0.6
要解决这三个问题，需逐步梳理电学规律和公式的应用：
1. 求灯L正常发光的电阻，利用电功率变形公式 $ R=\frac{U^2}{P} $，代入额定电压和额定功率即可计算；
2. 求变阻器产生的热量，先由额定参数算出灯正常发光的电流，再根据串联电压规律得变阻器电压，最后用焦耳定律 $ Q=UIt $ 计算；
3. 求灯的最小实际功率，当变阻器接入最大阻值时电路电流最小，先算总电阻和最小电流，再用 $ P=I^2R $ 计算最小功率。
【解析】
解:(1) 灯L正常发光时，额定电压 $ U_{额}=2.5\ \mathrm{V} $，额定功率 $ P_{额}=0.5\ \mathrm{W} $，根据公式 $ R=\frac{U^2}{P} $，得灯的电阻：
$ R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{额}^2}{P_\mathrm{额}}=\frac{(2.5\ \mathrm{V})^2}{0.5\ \mathrm{W}}=12.5\ \Omega $。
(2) 灯L正常发光时，电路电流等于额定电流，由 $ P=UI $ 得：
$ I_\mathrm{额}=\frac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.5\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A} $。
串联电路总电压等于各部分电压之和，变阻器两端电压：
$ U_1=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V} $。
时间 $ t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s} $，变阻器产生的热量：
$ Q=U_1I_\mathrm{额}t=0.5\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}×600\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J} $。
(3) 电源电压 $ U'=2.7\ \mathrm{V} $，当变阻器接入最大阻值 $ R=10\ \Omega $ 时，电路总电阻最大、电流最小，灯的实际功率最小。
总电阻 $ R_\mathrm{总}=R+R_\mathrm{L}=10\ \Omega+12.5\ \Omega=22.5\ \Omega $，
最小电流 $ I_\mathrm{小}=\frac{U'}{R_\mathrm{总}}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{22.5\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A} $，
灯的最小实际功率：
$ P_{\mathrm{L小}}=I_\mathrm{小}^2R_\mathrm{L}=(0.12\ \mathrm{A})^2×12.5\ \Omega=0.18\ \mathrm{W} $。
【答案】
解:(1)灯 L 正常发光时的电阻 $R_\mathrm{L}=\frac{U_\mathrm{额}^2}{P_\mathrm{额}}=\frac{(2.5\ \mathrm{V})^2}{0.5\ \mathrm{W}}=12.5\ \Omega$。
(2)灯 L 正常发光时的电流 $I_\mathrm{额}=\frac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.5\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$,变阻器两端的电压 $U_1=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$,变阻器 R 工作 10 min 产生的热量 $Q=U_1I_\mathrm{额} t=0.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} × 600\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J}$。
(3)电源电压降为 2.7 V 后,当变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,此时灯 L 的实际功率最小,电路中的最小电流 $I_\mathrm{小}=\frac{U'}{R_\mathrm{总}}=\frac{U'}{R+R_\mathrm{L}}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+12.5\ \Omega}=0.12\ \mathrm{A}$,灯 L 的最小实际功率 $P_{\mathrm{L小}}=I_\mathrm{小}^2R_\mathrm{L}=(0.12\ \mathrm{A})^2 × 12.5\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$。
【知识点】
电功率计算、电热计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合调光台灯的实际场景，考查电学核心公式的综合应用，涵盖额定电阻、电热、最小功率的计算，需掌握串联电路规律及相关公式的灵活运用，是中考常见的电学综合题。
【难度系数】
0.6
4 细心的小伟观察到家中有两种手机充电线，爸爸说：“图甲是我国某品牌生产的‘超级快充’手机充电线，以较强的电流实现对手机快速充电的功能；图乙是普通手机充电线。”请你从线路安全的角度来分析设计“超级快充”手机充电线比普通手机充电线粗的原因。
甲
乙
甲
乙
答案
“超级快充”手机充电线工作时电线中的电流大于普通手机充电线的电流,为保证线路安全,由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知,在通电时间一定时,应减少充电线产生的热量,即在电流较大时,就应减小导线的电阻;在电线的材料和长度一定时,要减小电线的电阻,应增大电线的横截面积,即使电线粗一些,所以“超级快充”手机充电线比普通手机充电线粗。
解析
【分析】
要解决这个问题，需从线路安全的角度，结合电流的热效应和电阻的影响因素分析：首先明确“超级快充”充电线的工作电流更大，再根据焦耳定律分析电流对产热的影响，最后结合电阻与横截面积的关系，得出充电线更粗的原因，以此保障线路安全。
【解析】
1. 明确电流差异：“超级快充”手机充电线工作时，电路中的电流大于普通手机充电线的电流。
2. 结合焦耳定律分析产热：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在通电时间$t$和导线电阻$R$一定时，电流$I$越大，导线产生的热量$Q$越多，易引发线路安全问题。
3. 推导减小电阻的必要性：为保证线路安全，电流较大时需减少充电线产生的热量，因此要减小充电线的电阻。
4. 结合电阻的影响因素：导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，在材料和长度一定时，导体横截面积越大，电阻越小。因此“超级快充”充电线设计得更粗，是为了增大横截面积、减小电阻，从而减少工作时产生的热量，保障线路安全。
【答案】
“超级快充”手机充电线工作时电线中的电流大于普通手机充电线的电流，为保证线路安全，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在通电时间一定时，应减少充电线产生的热量，即在电流较大时，就应减小导线的电阻；在电线的材料和长度一定时，要减小电线的电阻，应增大电线的横截面积，即使电线粗一些，所以“超级快充”手机充电线比普通手机充电线粗。
【知识点】
焦耳定律、影响电阻的因素
【点评】
本题结合生活实际场景，考查电学知识在生活中的应用，体现了物理与生活的紧密联系，需要学生将焦耳定律和电阻的影响因素结合分析，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题，需从线路安全的角度，结合电流的热效应和电阻的影响因素分析：首先明确“超级快充”充电线的工作电流更大，再根据焦耳定律分析电流对产热的影响，最后结合电阻与横截面积的关系，得出充电线更粗的原因，以此保障线路安全。
【解析】
1. 明确电流差异：“超级快充”手机充电线工作时，电路中的电流大于普通手机充电线的电流。
2. 结合焦耳定律分析产热：根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在通电时间$t$和导线电阻$R$一定时，电流$I$越大，导线产生的热量$Q$越多，易引发线路安全问题。
3. 推导减小电阻的必要性：为保证线路安全，电流较大时需减少充电线产生的热量，因此要减小充电线的电阻。
4. 结合电阻的影响因素：导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，在材料和长度一定时，导体横截面积越大，电阻越小。因此“超级快充”充电线设计得更粗，是为了增大横截面积、减小电阻，从而减少工作时产生的热量，保障线路安全。
【答案】
“超级快充”手机充电线工作时电线中的电流大于普通手机充电线的电流，为保证线路安全，由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知，在通电时间一定时，应减少充电线产生的热量，即在电流较大时，就应减小导线的电阻；在电线的材料和长度一定时，要减小电线的电阻，应增大电线的横截面积，即使电线粗一些，所以“超级快充”手机充电线比普通手机充电线粗。
【知识点】
焦耳定律、影响电阻的因素
【点评】
本题结合生活实际场景，考查电学知识在生活中的应用，体现了物理与生活的紧密联系，需要学生将焦耳定律和电阻的影响因素结合分析，难度适中。
【难度系数】
0.6
