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9 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煤油，每个容器放入同种材料绕成的发热线圈，其电阻$R_1=R_3$，$R_2=R_4$，$R_2=2R_1$，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的煤油温度从低到高的顺序是（
A.甲、乙、丁、丙
B.丁、丙、乙、甲
C.甲、乙、丙、丁
D.丙、丁、乙、甲
A
）A.甲、乙、丁、丙
B.丁、丙、乙、甲
C.甲、乙、丙、丁
D.丙、丁、乙、甲
答案
9.A
解析
【分析】
要判断煤油温度高低，需比较相同时间内各容器中电阻丝产生的热量，结合串并联电路特点和焦耳定律推导产热关系：甲、乙中电阻$R_1$与$R_2$串联（电流相同），丙、丁中$R_3$与$R_4$并联（电压相同）；已知$R_1=R_3$、$R_2=R_4$、$R_2=2R_1$，通电时间相同，产热越多则煤油温度越高。
【解析】
1. 甲、乙（串联电路）的产热分析：
串联电路电流处处相等，设电流为$I$，通电时间为$t$，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$：
总电阻$R_{总}=R_1+R_2=R_1+2R_1=3R_1$，电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{10V}{3R_1}$；
则$Q_甲=I^2R_1t=(\frac{10}{3R_1})^2R_1t=\frac{100t}{9R_1}\approx11.1\frac{t}{R_1}$，
$Q_乙=I^2R_2t=(\frac{10}{3R_1})^2·2R_1t=\frac{200t}{9R_1}\approx22.2\frac{t}{R_1}$，
故$Q_甲＜Q_乙$，甲温度低于乙。
2. 丙、丁（并联电路）的产热分析：
并联电路各支路电压相等（均为$10V$），通电时间$t$相同，根据$Q=\frac{U^2t}{R}$：
$R_3=R_1$，$R_4=R_2=2R_1$，则$Q_丙=\frac{U^2t}{R_3}=\frac{10^2t}{R_1}=100\frac{t}{R_1}$，
$Q_丁=\frac{U^2t}{R_4}=\frac{10^2t}{2R_1}=50\frac{t}{R_1}$，
故$Q_丁＜Q_丙$，丁温度低于丙。
3. 四个容器的温度排序：
比较产热：$Q_甲＜Q_乙＜Q_丁＜Q_丙$，因此煤油温度从低到高为甲、乙、丁、丙。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题是电学与热学结合的典型题，需掌握串并联电路的电流、电压规律，正确应用焦耳定律分析产热，通过产热多少判断温度高低，逻辑清晰，难度适中。
【难度系数】
0.5
要判断煤油温度高低，需比较相同时间内各容器中电阻丝产生的热量，结合串并联电路特点和焦耳定律推导产热关系：甲、乙中电阻$R_1$与$R_2$串联（电流相同），丙、丁中$R_3$与$R_4$并联（电压相同）；已知$R_1=R_3$、$R_2=R_4$、$R_2=2R_1$，通电时间相同，产热越多则煤油温度越高。
【解析】
1. 甲、乙（串联电路）的产热分析：
串联电路电流处处相等，设电流为$I$，通电时间为$t$，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$：
总电阻$R_{总}=R_1+R_2=R_1+2R_1=3R_1$，电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{10V}{3R_1}$；
则$Q_甲=I^2R_1t=(\frac{10}{3R_1})^2R_1t=\frac{100t}{9R_1}\approx11.1\frac{t}{R_1}$，
$Q_乙=I^2R_2t=(\frac{10}{3R_1})^2·2R_1t=\frac{200t}{9R_1}\approx22.2\frac{t}{R_1}$，
故$Q_甲＜Q_乙$，甲温度低于乙。
2. 丙、丁（并联电路）的产热分析：
并联电路各支路电压相等（均为$10V$），通电时间$t$相同，根据$Q=\frac{U^2t}{R}$：
$R_3=R_1$，$R_4=R_2=2R_1$，则$Q_丙=\frac{U^2t}{R_3}=\frac{10^2t}{R_1}=100\frac{t}{R_1}$，
$Q_丁=\frac{U^2t}{R_4}=\frac{10^2t}{2R_1}=50\frac{t}{R_1}$，
故$Q_丁＜Q_丙$，丁温度低于丙。
3. 四个容器的温度排序：
比较产热：$Q_甲＜Q_乙＜Q_丁＜Q_丙$，因此煤油温度从低到高为甲、乙、丁、丙。
【答案】
A
【知识点】
焦耳定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题是电学与热学结合的典型题，需掌握串并联电路的电流、电压规律，正确应用焦耳定律分析产热，通过产热多少判断温度高低，逻辑清晰，难度适中。
【难度系数】
0.5
10 一台“6 V 3 W”的小风扇，电动机线圈阻值为0.1 Ω。则小风扇正常工作1 min产生的热量为（
A.0.025 J
B.1.5 J
C.3 J
D.180 J
B
）A.0.025 J
B.1.5 J
C.3 J
D.180 J
答案
10.B
解析
【分析】
要计算小风扇正常工作1min产生的热量，需明确小风扇是电动机（非纯电阻用电器），其电能大部分转化为机械能，仅小部分转化为线圈内能，因此不能直接用总功率计算热量，应先通过额定功率和额定电压算出正常工作电流，再利用焦耳定律计算热量。
【解析】
小风扇正常工作时，额定电压$ U = 6V $，额定功率$ P = 3W $，根据公式$ P = UI $，可得正常工作电流：
$ I = \frac{P}{U} = \frac{3W}{6V} = 0.5A $
工作时间$ t = 1min = 60s $，电动机线圈电阻$ R = 0.1Ω $，根据焦耳定律$ Q = I^2Rt $，代入数值计算：
$ Q = (0.5A)^2 × 0.1Ω × 60s = 0.25 × 0.1 × 60 = 1.5J $
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律；非纯电阻电路热量计算
【点评】
本题考查非纯电阻用电器的热量计算，关键是区分纯电阻与非纯电阻电路，电动机工作时不能用总功率计算热量，必须通过焦耳定律计算线圈产生的热量，避免直接用$ W=Pt $算热量的常见错误。
【难度系数】
0.5
要计算小风扇正常工作1min产生的热量，需明确小风扇是电动机（非纯电阻用电器），其电能大部分转化为机械能，仅小部分转化为线圈内能，因此不能直接用总功率计算热量，应先通过额定功率和额定电压算出正常工作电流，再利用焦耳定律计算热量。
【解析】
小风扇正常工作时，额定电压$ U = 6V $，额定功率$ P = 3W $，根据公式$ P = UI $，可得正常工作电流：
$ I = \frac{P}{U} = \frac{3W}{6V} = 0.5A $
工作时间$ t = 1min = 60s $，电动机线圈电阻$ R = 0.1Ω $，根据焦耳定律$ Q = I^2Rt $，代入数值计算：
$ Q = (0.5A)^2 × 0.1Ω × 60s = 0.25 × 0.1 × 60 = 1.5J $
【答案】
B
【知识点】
焦耳定律；非纯电阻电路热量计算
【点评】
本题考查非纯电阻用电器的热量计算，关键是区分纯电阻与非纯电阻电路，电动机工作时不能用总功率计算热量，必须通过焦耳定律计算线圈产生的热量，避免直接用$ W=Pt $算热量的常见错误。
【难度系数】
0.5
11 [2025阜阳二模]小明想自制一个可以通过充电宝供电的电加热坐垫。他找来横截面积为$1\ \mathrm{mm}^2$的均匀合金丝作为发热丝(每米合金丝的电阻为$0.5\ \Omega$)，将其接入坐垫中，若接入坐垫中的电阻丝长度为$5\ \mathrm{m}$，充电宝提供的电压为$5\ \mathrm{V}$，则通电$1\ \mathrm{min}$坐垫产生的热量为
600
J。答案
11. 600
解析
【分析】要计算通电1min坐垫产生的热量，需先算出电阻丝的总电阻，再利用纯电阻电路中热量与电能的关系（Q=W=U²t/R）计算。第一步根据每米合金丝电阻和接入长度求总电阻；第二步转换时间单位为秒；第三步代入公式计算热量。
【解析】1. 计算电阻丝总电阻：已知每米合金丝电阻为0.5Ω，接入长度5m，总电阻R=0.5Ω/m×5m=2.5Ω；2. 转换时间：通电时间t=1min=60s；3. 纯电阻电路中，热量等于消耗的电能，代入公式Q=U²t/R得：Q=(5V)²×60s/2.5Ω=25×60/2.5=600J。
【答案】600
【知识点】焦耳定律、纯电阻电路热量计算
【点评】本题为电热计算基础题，结合电阻简单计算，考查学生对纯电阻电路热量公式的应用，难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】1. 计算电阻丝总电阻：已知每米合金丝电阻为0.5Ω，接入长度5m，总电阻R=0.5Ω/m×5m=2.5Ω；2. 转换时间：通电时间t=1min=60s；3. 纯电阻电路中，热量等于消耗的电能，代入公式Q=U²t/R得：Q=(5V)²×60s/2.5Ω=25×60/2.5=600J。
【答案】600
【知识点】焦耳定律、纯电阻电路热量计算
【点评】本题为电热计算基础题，结合电阻简单计算，考查学生对纯电阻电路热量公式的应用，难度较低。
【难度系数】0.8
12 [2025东莞模拟]如图所示，当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，两表示数之比$U_甲:U_乙=3:1$，则电阻$R_1:R_2=$
$2:1$
；当开关S断开，甲、乙两表均为电流表时，两表示数之比$I_甲:I_乙=$$2:3$
，相同时间内$R_1$、$R_2$产生的热量之比$Q_1:Q_2=$$1:2$
。答案
12. $2:1$ $2:3$ $1:2$
【解析】当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两电阻串联,甲测电源的电压,乙测$R_2$两端的电压,可得$U_甲:U_乙=U:U_2=3:1$,由串联电路的电压规律和分压原理可得$R_1:R_2=U_1:U_2=\frac{U-U_2}{U_2}=\frac{3-1}{1}=2:1$;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,甲测通过$R_2$的电流,乙测干路电流,由并联电路的电流规律和分流原理可得$I_1:I_2=R_2:R_1=1:2$ 所以$I_甲:I_乙=I_2:I=\frac{I_2}{I_1+I_2}=\frac{2}{1+2}=2:3$;并联电路的电压规律知$U_1=U_2=U$,由$Q=W=UIt$可得,相同时间内$R_1$、$R_2$产生的热量之比$Q_1:Q_2=I_1:I_2=1:2$。
【解析】当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两电阻串联,甲测电源的电压,乙测$R_2$两端的电压,可得$U_甲:U_乙=U:U_2=3:1$,由串联电路的电压规律和分压原理可得$R_1:R_2=U_1:U_2=\frac{U-U_2}{U_2}=\frac{3-1}{1}=2:1$;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,甲测通过$R_2$的电流,乙测干路电流,由并联电路的电流规律和分流原理可得$I_1:I_2=R_2:R_1=1:2$ 所以$I_甲:I_乙=I_2:I=\frac{I_2}{I_1+I_2}=\frac{2}{1+2}=2:3$;并联电路的电压规律知$U_1=U_2=U$,由$Q=W=UIt$可得,相同时间内$R_1$、$R_2$产生的热量之比$Q_1:Q_2=I_1:I_2=1:2$。
解析
【分析】
首先明确电路连接方式：当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，$R_1$与$R_2$串联，甲电压表测电源总电压，乙电压表测$R_2$两端电压；当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，$R_1$与$R_2$并联，甲电流表测$R_2$支路电流，乙电流表测干路总电流。结合串并联电路的电压、电流规律，欧姆定律及电热公式逐步计算各比值。
【解析】
1. 开关S闭合，甲、乙为电压表时：
$R_1$与$R_2$串联，串联电路总电压等于各部分电压之和，已知$U_甲:U_乙=3:1$，即电源电压$U=U_甲=3$份，$R_2$两端电压$U_2=U_乙=1$份，因此$R_1$两端电压$U_1=U-U_2=3-1=2$份。根据串联分压原理，电阻之比等于电压之比，故$R_1:R_2=U_1:U_2=2:1$。
2. 开关S断开，甲、乙为电流表时：
$R_1$与$R_2$并联，并联电路各支路电压相等，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，电流与电阻成反比，即$I_1:I_2=R_2:R_1=1:2$（$I_1$为$R_1$的电流，$I_2$为$R_2$的电流）。干路电流等于各支路电流之和，设$I_1=1$份，则$I_2=2$份，干路电流$I=I_1+I_2=3$份。此时甲测$R_2$的电流$I_2$，乙测干路电流$I$，故$I_甲:I_乙=I_2:I=2:3$。
3. 相同时间内$R_1$、$R_2$产生的热量：
并联电路电压$U$相同，电热$Q=W=UIt$，时间$t$相同，因此热量之比$Q_1:Q_2=\frac{U I_1 t}{U I_2 t}=I_1:I_2=1:2$。
【答案】
$2:1$；$2:3$；$1:2$
【知识点】
串联电路电压规律；并联电路电流规律；电热计算
【点评】
本题是电路部分的典型基础题，核心是区分开关通断及电表类型时的电路连接方式，结合串并联规律、欧姆定律和电热公式即可求解，考查学生对电路规律的应用能力。
【难度系数】
0.5
首先明确电路连接方式：当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，$R_1$与$R_2$串联，甲电压表测电源总电压，乙电压表测$R_2$两端电压；当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，$R_1$与$R_2$并联，甲电流表测$R_2$支路电流，乙电流表测干路总电流。结合串并联电路的电压、电流规律，欧姆定律及电热公式逐步计算各比值。
【解析】
1. 开关S闭合，甲、乙为电压表时：
$R_1$与$R_2$串联，串联电路总电压等于各部分电压之和，已知$U_甲:U_乙=3:1$，即电源电压$U=U_甲=3$份，$R_2$两端电压$U_2=U_乙=1$份，因此$R_1$两端电压$U_1=U-U_2=3-1=2$份。根据串联分压原理，电阻之比等于电压之比，故$R_1:R_2=U_1:U_2=2:1$。
2. 开关S断开，甲、乙为电流表时：
$R_1$与$R_2$并联，并联电路各支路电压相等，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，电流与电阻成反比，即$I_1:I_2=R_2:R_1=1:2$（$I_1$为$R_1$的电流，$I_2$为$R_2$的电流）。干路电流等于各支路电流之和，设$I_1=1$份，则$I_2=2$份，干路电流$I=I_1+I_2=3$份。此时甲测$R_2$的电流$I_2$，乙测干路电流$I$，故$I_甲:I_乙=I_2:I=2:3$。
3. 相同时间内$R_1$、$R_2$产生的热量：
并联电路电压$U$相同，电热$Q=W=UIt$，时间$t$相同，因此热量之比$Q_1:Q_2=\frac{U I_1 t}{U I_2 t}=I_1:I_2=1:2$。
【答案】
$2:1$；$2:3$；$1:2$
【知识点】
串联电路电压规律；并联电路电流规律；电热计算
【点评】
本题是电路部分的典型基础题，核心是区分开关通断及电表类型时的电路连接方式，结合串并联规律、欧姆定律和电热公式即可求解，考查学生对电路规律的应用能力。
【难度系数】
0.5
13 [2025合肥期末]如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，
两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）图甲装置可以探究电流通过导体时产生的热量与
（2）图乙中，若接通电路，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是
两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
（1）图甲装置可以探究电流通过导体时产生的热量与
电阻
的大小的关系。图乙中$R_1$和$R_2$两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比$Q_1:Q_2=$$4:1$
，为了使左右两个U形管内液面高度差差异更大，$R_3$应选用阻值为$2\ \Omega$
（选填“2 Ω”“5 Ω”或“10 Ω”）的定值电阻。（2）图乙中，若接通电路，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是
$R_2$电阻丝开路(合理即可)
（写出一个即可）。答案
13.（1）电阻 $4:1$ $2\ \Omega$
（2）$R_2$电阻丝开路(合理即可)
（2）$R_2$电阻丝开路(合理即可)
解析
【分析】
首先分析图甲：两个电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，电阻阻值不同，根据控制变量法，可探究电流产生热量与电阻的关系。
再分析图乙：R₂与R₃并联后和R₁串联，因R₂和R₃阻值相等，并联电路电压相等，故通过R₂、R₃的电流相等，干路电流I₁为通过R₂电流I₂的2倍。根据焦耳定律，热量与电流平方成正比，结合串并联电流规律可计算热量比；要增大液面差，需减小I₂，需减小R₃阻值，使R₂两端电压更小，电流更小。
故障分析：右侧液面无变化，说明右侧电阻丝无电流，故障为R₂开路，此时右侧无电流不发热，左侧正常发热，符合现象。
【解析】
（1）图甲中，R₁与R₂串联，电流I、通电时间t相同，电阻R不同，探究电流产生热量与电阻的关系。
图乙中，R₂与R₃并联，再与R₁串联，设通过R₂的电流为I₂，因R₂=R₃，并联电路电压相等，由I=U/R得I₃=I₂，故干路电流I₁=I₂+I₃=2I₂。根据焦耳定律Q=I²Rt，t相同，R₁=R₂=5Ω，因此Q₁:Q₂=(I₁²R₁t):(I₂²R₂t)=( (2I₂)²×5×t ):(I₂²×5×t)=4:1。
要使左右U形管液面高度差差异更大，需增大I₁与I₂的差值，即减小I₂：R₃阻值越小，并联部分总电阻越小，R₂两端电压越小，I₂越小，差值越大，故选2Ω的定值电阻。
（2）右侧U形管液面无变化，说明右侧容器内电阻丝无电流通过，故障可能是R₂电阻丝开路，此时右侧电路断开，无电流，不产生热量，液面不变；左侧R₁正常工作，液面变大，符合题意。
【答案】
（1）电阻；4:1；2 Ω （2）R₂电阻丝开路（合理即可）
【知识点】
焦耳定律；串并联电路电流规律；电流的热效应
【点评】
本题为探究电流产生热量影响因素的实验，结合控制变量法、转换法，考查焦耳定律与串并联电路规律的应用，需学生理清电路结构，灵活运用公式分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先分析图甲：两个电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，电阻阻值不同，根据控制变量法，可探究电流产生热量与电阻的关系。
再分析图乙：R₂与R₃并联后和R₁串联，因R₂和R₃阻值相等，并联电路电压相等，故通过R₂、R₃的电流相等，干路电流I₁为通过R₂电流I₂的2倍。根据焦耳定律，热量与电流平方成正比，结合串并联电流规律可计算热量比；要增大液面差，需减小I₂，需减小R₃阻值，使R₂两端电压更小，电流更小。
故障分析：右侧液面无变化，说明右侧电阻丝无电流，故障为R₂开路，此时右侧无电流不发热，左侧正常发热，符合现象。
【解析】
（1）图甲中，R₁与R₂串联，电流I、通电时间t相同，电阻R不同，探究电流产生热量与电阻的关系。
图乙中，R₂与R₃并联，再与R₁串联，设通过R₂的电流为I₂，因R₂=R₃，并联电路电压相等，由I=U/R得I₃=I₂，故干路电流I₁=I₂+I₃=2I₂。根据焦耳定律Q=I²Rt，t相同，R₁=R₂=5Ω，因此Q₁:Q₂=(I₁²R₁t):(I₂²R₂t)=( (2I₂)²×5×t ):(I₂²×5×t)=4:1。
要使左右U形管液面高度差差异更大，需增大I₁与I₂的差值，即减小I₂：R₃阻值越小，并联部分总电阻越小，R₂两端电压越小，I₂越小，差值越大，故选2Ω的定值电阻。
（2）右侧U形管液面无变化，说明右侧容器内电阻丝无电流通过，故障可能是R₂电阻丝开路，此时右侧电路断开，无电流，不产生热量，液面不变；左侧R₁正常工作，液面变大，符合题意。
【答案】
（1）电阻；4:1；2 Ω （2）R₂电阻丝开路（合理即可）
【知识点】
焦耳定律；串并联电路电流规律；电流的热效应
【点评】
本题为探究电流产生热量影响因素的实验，结合控制变量法、转换法，考查焦耳定律与串并联电路规律的应用，需学生理清电路结构，灵活运用公式分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
14 [2025东莞校级模拟]学校创课小组的晓智设计了一种多挡位电热切割刀，其工作电路如图所示。电源电压为12 V，$R_1$、$R_2$为阻值相等的两个电热丝。当$S_1$闭合、$S_2$断开时，电路中的电流为2 A。求：
(1) $R_2$的阻值大小。
(2)当$S_1$、$S_2$闭合时，电路的总功率。
(3)使用高温挡切割1 min，电路产生的总热量。
(1) $R_2$的阻值大小。
(2)当$S_1$、$S_2$闭合时，电路的总功率。
(3)使用高温挡切割1 min，电路产生的总热量。
答案
14.（1）由图可知,当开关$\mathrm{S}_1$闭合、$\mathrm{S}_2$断开时,只有$R_1$工作,由$I=\frac{U}{R}$可知,$R_1$的阻值$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$,根据题意可知,$R_2$的阻值$R_2=R_1=6\ \Omega$
（2）当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时,$R_1$、$R_2$并联,根据并联电路的特点可知,$R_2$两端的电压$U_2=U_1=U=12\ \mathrm{V}$,通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$,根据并联电路的电流特点可知,干路的总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$,电路的总功率$P=UI=12\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=48\ \mathrm{W}$
（3）当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时,$R_1$、$R_2$并联,电路中的电流最大,电功率最大,电热切割刀处于高温挡,高温挡切割1 min,电路产生的总热量$Q=W=Pt=48\ \mathrm{W}×1×60\ \mathrm{s}=2880\ \mathrm{J}$
（2）当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时,$R_1$、$R_2$并联,根据并联电路的特点可知,$R_2$两端的电压$U_2=U_1=U=12\ \mathrm{V}$,通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$,根据并联电路的电流特点可知,干路的总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$,电路的总功率$P=UI=12\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=48\ \mathrm{W}$
（3）当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时,$R_1$、$R_2$并联,电路中的电流最大,电功率最大,电热切割刀处于高温挡,高温挡切割1 min,电路产生的总热量$Q=W=Pt=48\ \mathrm{W}×1×60\ \mathrm{s}=2880\ \mathrm{J}$
解析
【分析】
本题需先判断不同开关状态下的电路连接方式，再结合欧姆定律、并联电路规律、电功率及热量公式逐步求解：
1. 当$S_1$闭合、$S_2$断开时，只有$R_1$接入电路，已知电源电压和电流，利用欧姆定律可算出$R_1$，结合$R_1$与$R_2$阻值相等得到$R_2$；
2. 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，根据并联电路电压特点算出通过$R_2$的电流，再由并联电路电流规律得到总电流，最后用$P=UI$计算总功率；
3. 高温挡为功率最大的状态（并联时），利用$Q=W=Pt$计算1min产生的总热量。
【解析】
(1) 当$S_1$闭合、$S_2$断开时，电路为$R_1$的简单电路，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$。由题意知$R_1$、$R_2$阻值相等，故$R_2=R_1=6\ \Omega$。
(2) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，并联电路各支路电压等于电源电压，即$U_1=U_2=U=12\ \mathrm{V}$。通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，根据并联电路电流规律，干路总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$，电路总功率$P=UI=12\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=48\ \mathrm{W}$。
(3) 高温挡为功率最大的并联状态，时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，电路产生的总热量$Q=W=Pt=48\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=2880\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) $R_2$的阻值为$6\ \Omega$；(2) 电路总功率为$48\ \mathrm{W}$；(3) 高温挡1min产生的总热量为$2880\ \mathrm{J}$
【知识点】
欧姆定律、并联电路特点、电功率与热量计算
【点评】
本题考查电路分析及电学公式的应用，核心是判断开关对应的电路连接方式，利用并联电路规律和相关公式解题，属于基础电学综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题需先判断不同开关状态下的电路连接方式，再结合欧姆定律、并联电路规律、电功率及热量公式逐步求解：
1. 当$S_1$闭合、$S_2$断开时，只有$R_1$接入电路，已知电源电压和电流，利用欧姆定律可算出$R_1$，结合$R_1$与$R_2$阻值相等得到$R_2$；
2. 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，根据并联电路电压特点算出通过$R_2$的电流，再由并联电路电流规律得到总电流，最后用$P=UI$计算总功率；
3. 高温挡为功率最大的状态（并联时），利用$Q=W=Pt$计算1min产生的总热量。
【解析】
(1) 当$S_1$闭合、$S_2$断开时，电路为$R_1$的简单电路，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$。由题意知$R_1$、$R_2$阻值相等，故$R_2=R_1=6\ \Omega$。
(2) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，并联电路各支路电压等于电源电压，即$U_1=U_2=U=12\ \mathrm{V}$。通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，根据并联电路电流规律，干路总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$，电路总功率$P=UI=12\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=48\ \mathrm{W}$。
(3) 高温挡为功率最大的并联状态，时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，电路产生的总热量$Q=W=Pt=48\ \mathrm{W}×60\ \mathrm{s}=2880\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) $R_2$的阻值为$6\ \Omega$；(2) 电路总功率为$48\ \mathrm{W}$；(3) 高温挡1min产生的总热量为$2880\ \mathrm{J}$
【知识点】
欧姆定律、并联电路特点、电功率与热量计算
【点评】
本题考查电路分析及电学公式的应用，核心是判断开关对应的电路连接方式，利用并联电路规律和相关公式解题，属于基础电学综合题，难度适中。
【难度系数】
0.5
