11. 图18 - 4 - 4所示的是探究电流通过导体时产生热量的实验,甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝(阻值在图中已标出),U形管中装有等量的液体,接通电源,观察现象。

(1) 实验中通过观察的变化来比较导体所产生热量的多少,这运用了(选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。
(2) 用图18 - 4 - 4甲所示装置进行实验时,通过控制电路中的和不变,来研究导体产生热量与电阻的关系。
(3) 图18 - 4 - 4乙所示装置是探究电流通过导体产生的热量与(选填“电流”或“电阻”)的关系。
(4) 在图18 - 4 - 4乙所示装置中,相同时间内,电流通过电阻器$R_1$与$R_2$产生的热量之比为。

(1)U形管中液面高度差 转换法
(2)通电时间 电流
(3)电流
(4)$4:1$

12. (2024,连云港)小明家的电热水壶的内部电路图如图18 - 4 - 5甲所示,其中$R_1、$$R_2$为电热丝,S是电源开关,S₀是温控开关(水温达到100℃,自动由加热状态切换为保温状态)。该电热水壶的部分重要参数如图18 - 4 - 5乙所示。已知电源电压为220 V。求：
(1) 当开关S闭合,S₀断开时,电路中的电流；
(2) 当开关S和S₀均闭合时$,R_1$的电功率；
(3) 在加热状态下,该电热水壶工作50 s消耗的电能。

(1)0.2 A;
(2)863 W;
(3)$4.4× 10^{4}\ J$。 【解析】
(1)当开关S闭合,$S_{0}$断开时,电路只有$R_{2}$,当开关S和$S_{0}$均闭合时,电路是由$R_{1}$和$R_{2}$组成的并联电路,由于电路并联后电阻变小,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$可知,当开关S闭合,$S_{0}$断开时,电热水壶处于保温状态,则$I=\frac{P_{保温}}{U}=\frac{44\ W}{220\ V}=0.2\ A$。
(2)当开关S和$S_{0}$均闭合时,电路是由$R_{1}$、$R_{2}$组成的并联电路,此时电热水壶处于加热状态,$R_{1}$的电功率$P_{1}=P_{加热}-P_{保温}=880\ W-44\ W=863\ W$。
(3)在加热状态下,该电热水壶工作50 s消耗的电能$W=P_{加热}t=880\ W× 50\ s=4.4× 10^{4}\ J$。