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9. ★★（创新意识）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻$R_1=R_2=R_3$，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（
A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B.通电后通过$R_1$的电流和通过$R_2$的电流大小相等
C.通电后，A管的液面将会比B管的液面高
D.通电后，电阻丝$R_1$、$R_2$的电功率之比为$2:1$
C
）A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B.通电后通过$R_1$的电流和通过$R_2$的电流大小相等
C.通电后，A管的液面将会比B管的液面高
D.通电后，电阻丝$R_1$、$R_2$的电功率之比为$2:1$
答案
9.C 【点拨】由图可知，右侧两个电阻丝并联后再和左侧电阻丝串联，容器内的两个电阻丝的阻值相等，由串并联电路电流的规律可知，通过两个容器内电阻丝的电流不相等，故此实验在探究电热与电流的关系，故A错误;电阻丝的电阻$R_1=R_2=R_3$，装置中$R_2$、$R_3$并联后再与$R_1$串联，通过$R_1$的电流$I_1=I_2+I_3$，而$I_2=I_3$，所以通过$R_1$的电流和通过$R_2$的电流大小之比为$2:1$，故B错误;左右两容器中的电阻丝相同，而通过$R_1$的电流大于通过$R_2$的电流，通电时间相同，由$Q=I^2Rt$可知，电阻丝$R_1$产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故C正确;$R_1$、$R_2$的电阻相等，通过$R_1$的电流和通过$R_2$的电流大小之比为$2:1$，根据$P=IU=I^2R$可知，$R_1$、$R_2$的电功率之比$\dfrac{P_1}{P_2}=\dfrac{I_1^2}{I_2^2}=\dfrac{4}{1}$，故D错误。
解析
【分析】
首先明确电路连接：R₂与R₃并联后，再与R₁串联，且R₁=R₂=R₃。探究电热影响因素时采用控制变量法，本题中两容器内电阻阻值相同，电流不同，因此探究的是电热Q与电流的关系。接下来逐个分析选项：A选项需判断探究的变量；B选项根据串并联电流规律判断I₁和I₂的大小；C选项利用焦耳定律结合电流大小判断产热多少，进而判断液面高度；D选项根据电功率公式计算功率比。
【解析】
1. 电路结构分析：由图可知，R₂与R₃并联，再与R₁串联，且R₁=R₂=R₃。
2. 串并联电流规律：并联电路中各支路电压相等，因R₂=R₃，故通过R₂、R₃的电流相等，即I₂=I₃；串联电路中总电流等于各支路电流之和，因此通过R₁的电流I₁=I₂+I₃=2I₂。
3. 选项分析：
A选项：实验中两容器内电阻阻值相同，电流不同，探究的是电热Q与电流的关系，而非电阻，A错误。
B选项：由上述分析，I₁=2I₂，通过R₁的电流与通过R₂的电流大小不相等，B错误。
C选项：根据焦耳定律Q=I²Rt，通电时间t相同，R₁与R₂阻值相同，I₁＞I₂，因此R₁产生的热量更多，左侧容器内空气温度更高、压强更大，故A管的液面比B管的液面高，C正确。
D选项：电功率公式P=I²R，R₁与R₂阻值相同，I₁:I₂=2:1，因此电功率之比P₁:P₂=(I₁²R):(I₂²R)=4:1，而非2:1，D错误。
【答案】
C
【知识点】
焦耳定律、串并联电路电流规律、电功率计算
【点评】
本题是探究电流产生热量影响因素的实验题，需结合串并联电路电流规律和焦耳定律分析，重点是理清电路结构，明确各电阻的电流关系，掌握控制变量法的应用，属于中等难度的电学实验题。
【难度系数】
0.5
首先明确电路连接：R₂与R₃并联后，再与R₁串联，且R₁=R₂=R₃。探究电热影响因素时采用控制变量法，本题中两容器内电阻阻值相同，电流不同，因此探究的是电热Q与电流的关系。接下来逐个分析选项：A选项需判断探究的变量；B选项根据串并联电流规律判断I₁和I₂的大小；C选项利用焦耳定律结合电流大小判断产热多少，进而判断液面高度；D选项根据电功率公式计算功率比。
【解析】
1. 电路结构分析：由图可知，R₂与R₃并联，再与R₁串联，且R₁=R₂=R₃。
2. 串并联电流规律：并联电路中各支路电压相等，因R₂=R₃，故通过R₂、R₃的电流相等，即I₂=I₃；串联电路中总电流等于各支路电流之和，因此通过R₁的电流I₁=I₂+I₃=2I₂。
3. 选项分析：
A选项：实验中两容器内电阻阻值相同，电流不同，探究的是电热Q与电流的关系，而非电阻，A错误。
B选项：由上述分析，I₁=2I₂，通过R₁的电流与通过R₂的电流大小不相等，B错误。
C选项：根据焦耳定律Q=I²Rt，通电时间t相同，R₁与R₂阻值相同，I₁＞I₂，因此R₁产生的热量更多，左侧容器内空气温度更高、压强更大，故A管的液面比B管的液面高，C正确。
D选项：电功率公式P=I²R，R₁与R₂阻值相同，I₁:I₂=2:1，因此电功率之比P₁:P₂=(I₁²R):(I₂²R)=4:1，而非2:1，D错误。
【答案】
C
【知识点】
焦耳定律、串并联电路电流规律、电功率计算
【点评】
本题是探究电流产生热量影响因素的实验题，需结合串并联电路电流规律和焦耳定律分析，重点是理清电路结构，明确各电阻的电流关系，掌握控制变量法的应用，属于中等难度的电学实验题。
【难度系数】
0.5
10. [苏州中考]如图是一款电水壶的电路简图，$R_1$、$R_2$均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换，保温功率为88 W，$R_1$阻值为44 Ω，加热时应将开关旋至
2
（填“1”或“2”）位置，加热功率为1 100
W，$R_2$阻值为506
Ω。答案
10.2;1 100;506 【点拨】由图可知，开关旋至“1”位置，电阻$R_1$、$R_2$串联，此时电路总电阻$R_总=R_1+R_2$;开关旋至“2”位置，只有$R_1$工作，因$R_总＞R_1$，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，开关旋至“1”位置，功率较小，为保温挡;旋至“2”位置时功率较大，为加热挡。加热功率$P_{加热}=\dfrac{U^2}{R_1}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=1\ 100\ \mathrm{W}$。保温功率$P_{保温}=88\ \mathrm{W}$，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可得，电路中总电阻$R_总=\dfrac{U^2}{P_{保温}}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{88\ \mathrm{W}}=550\ \Omega$，则$R_2=R_总-R_1=550\ \Omega-44\ \Omega=506\ \Omega$。
解析
【分析】
要解决这道题，需根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，结合电路中电阻的变化判断功率大小，进而确定加热/保温挡位，再通过公式计算相关物理量。核心思路是：电源电压不变时，电路总电阻越小，电功率越大，对应加热功能；电阻越大，电功率越小，对应保温功能。
【解析】
1. 判断加热挡位的开关位置：
开关旋至“1”时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{总}=R_1+R_2$；开关旋至“2”时，只有$R_1$接入电路，总电阻为$R_1$。因为$R_1 ＜ R_{总}$，电源电压$U=220V$不变，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小功率越大，所以旋至“2”时功率大，为加热挡。
2. 计算加热功率：
加热时只有$R_1$工作，代入公式得：
$P_{加热}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220V)^2}{44Ω}=1100W$。
3. 计算$R_2$的阻值：
保温时功率$P_{保温}=88W$，此时总电阻$R_{总}=\frac{U^2}{P_{保温}}=\frac{(220V)^2}{88W}=550Ω$，根据串联电阻规律，$R_2=R_{总}-R_1=550Ω -44Ω=506Ω$。
【答案】
2；1100；506
【知识点】
电功率计算、串联电路电阻特点
【点评】
本题结合电水壶的实际电路，考查电功率公式的应用，关键是通过开关位置判断电路连接方式，利用功率与电阻的关系分析挡位，属于电学基础应用题，需熟练掌握公式和电路分析方法。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，结合电路中电阻的变化判断功率大小，进而确定加热/保温挡位，再通过公式计算相关物理量。核心思路是：电源电压不变时，电路总电阻越小，电功率越大，对应加热功能；电阻越大，电功率越小，对应保温功能。
【解析】
1. 判断加热挡位的开关位置：
开关旋至“1”时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻$R_{总}=R_1+R_2$；开关旋至“2”时，只有$R_1$接入电路，总电阻为$R_1$。因为$R_1 ＜ R_{总}$，电源电压$U=220V$不变，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电阻越小功率越大，所以旋至“2”时功率大，为加热挡。
2. 计算加热功率：
加热时只有$R_1$工作，代入公式得：
$P_{加热}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220V)^2}{44Ω}=1100W$。
3. 计算$R_2$的阻值：
保温时功率$P_{保温}=88W$，此时总电阻$R_{总}=\frac{U^2}{P_{保温}}=\frac{(220V)^2}{88W}=550Ω$，根据串联电阻规律，$R_2=R_{总}-R_1=550Ω -44Ω=506Ω$。
【答案】
2；1100；506
【知识点】
电功率计算、串联电路电阻特点
【点评】
本题结合电水壶的实际电路，考查电功率公式的应用，关键是通过开关位置判断电路连接方式，利用功率与电阻的关系分析挡位，属于电学基础应用题，需熟练掌握公式和电路分析方法。
【难度系数】
0.6
11.[成都中考]小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器，电路如图所示。电源电压为24 V，S₂为单刀多掷开关，R₁是阻值为12 Ω的电热丝，R₂为某种材料制成粗细均匀的电热丝，最大阻值为24 Ω，触点2为R₂的中点位置。当S₁闭合，S₂拨到触点3时，电加热器处于
高温
挡；电加热器在“中温”挡下工作1 min，电路消耗的总电能是1 440
J。答案
11.高温;1 440 【点拨】由图可知，当S₁闭合，S₂拨到触点3时，只有$R_1$工作，此时电路的电阻最小，由$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，电路的总功率最大，电加热器处于高温挡;当S₂拨到触点1时，$R_1$、$R_2$串联，电路的总电阻最大，总功率最小，电加热器处于低温挡;当S₂拨到触点2时，触点2为$R_2$的中点位置，$R_1$与$\dfrac{1}{2}R_2$串联，电路的总电阻较小，总功率较大，电加热器处于中温挡。中温挡时电路中的总电阻$R_总=R_1+\dfrac{1}{2}R_2=12\ \Omega+\dfrac{1}{2}×24\ \Omega=24\ \Omega$，电加热器在中温挡工作1 min消耗的电能$W=\dfrac{U^2}{R_总}t=\dfrac{(24\ \mathrm{V})^2}{24\ \Omega}×1×60\ \mathrm{s}=1\ 440\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
要判断电加热器的挡位，需根据电源电压不变时，电路总电阻与电功率的关系（公式$P=\frac{U^2}{R}$，电压一定时，电阻越小，电功率越大，挡位越高）。先分析不同开关状态下的电路结构：S₁闭合时，S₂拨到不同触点，电路的总电阻不同，据此判断挡位；再根据中温挡的电路结构计算总电阻，结合电能公式$W=\frac{U^2t}{R}$计算消耗的电能。
【解析】
1. 判断挡位：当S₁闭合，S₂拨到触点3时，电路中只有$R_1$接入，总电阻$R=R_1=12\ \Omega$，此时总电阻最小，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电路总功率最大，电加热器处于高温挡。
2. 计算中温挡电能：中温挡对应S₂拨到触点2，触点2是$R_2$的中点，故接入的$R_2'$=$\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×24\ \Omega=12\ \Omega$，总电阻$R_总=R_1+R_2'=12\ \Omega+12\ \Omega=24\ \Omega$。工作时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，电路消耗的总电能$W=\frac{U^2t}{R_总}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{24\ \Omega}=1440\ \mathrm{J}$。
【答案】
高温；1440
【知识点】
电功率与电阻的关系；电能计算；串联电路电阻规律
【点评】
本题结合电加热器挡位考查电路分析与电学公式应用，核心是通过开关状态判断电路结构，利用$P=\frac{U^2}{R}$区分挡位，再结合串联电阻规律和电能公式计算，属于基础应用类题目，需掌握电路分析方法。
【难度系数】
0.5
要判断电加热器的挡位，需根据电源电压不变时，电路总电阻与电功率的关系（公式$P=\frac{U^2}{R}$，电压一定时，电阻越小，电功率越大，挡位越高）。先分析不同开关状态下的电路结构：S₁闭合时，S₂拨到不同触点，电路的总电阻不同，据此判断挡位；再根据中温挡的电路结构计算总电阻，结合电能公式$W=\frac{U^2t}{R}$计算消耗的电能。
【解析】
1. 判断挡位：当S₁闭合，S₂拨到触点3时，电路中只有$R_1$接入，总电阻$R=R_1=12\ \Omega$，此时总电阻最小，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，电路总功率最大，电加热器处于高温挡。
2. 计算中温挡电能：中温挡对应S₂拨到触点2，触点2是$R_2$的中点，故接入的$R_2'$=$\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×24\ \Omega=12\ \Omega$，总电阻$R_总=R_1+R_2'=12\ \Omega+12\ \Omega=24\ \Omega$。工作时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，电路消耗的总电能$W=\frac{U^2t}{R_总}=\frac{(24\ \mathrm{V})^2×60\ \mathrm{s}}{24\ \Omega}=1440\ \mathrm{J}$。
【答案】
高温；1440
【知识点】
电功率与电阻的关系；电能计算；串联电路电阻规律
【点评】
本题结合电加热器挡位考查电路分析与电学公式应用，核心是通过开关状态判断电路结构，利用$P=\frac{U^2}{R}$区分挡位，再结合串联电阻规律和电能公式计算，属于基础应用类题目，需掌握电路分析方法。
【难度系数】
0.5
12. 🀷（一题多解）[山西中考]为探索生命历程，生物小组的同学们要制作如图甲所示的孵化箱，观察鸡蛋孵化的过程，需要设计具有加热和保温两种功能的电路。小组同学们收集了电压为12 V的蓄电池、两个开关S₁和S₂、两个阻值均为8 Ω的电阻丝R₁和R₂、导线若干。
(1)请你帮助他们设计电路，并画在图乙虚线框内。
(2)求该孵化箱处于保温挡工作时，电路中的电流。
(3)求该孵化箱处于加热挡时，工作1 min消耗的电能。
甲 乙
(1)请你帮助他们设计电路，并画在图乙虚线框内。
(2)求该孵化箱处于保温挡工作时，电路中的电流。
(3)求该孵化箱处于加热挡时，工作1 min消耗的电能。
甲 乙
答案
12.【解】解法一:(1)如图所示
。(2)由图可知，当开关S₁闭合、S₂断开时，只有$R_1$工作，电路中的电阻较大，由$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，电路中的功率较小，孵化箱处于保温挡工作，此时电路中的电流$I_保=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁、S₂都闭合时，$R_1$、$R_2$并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，总功率最大，孵化箱处于加热挡;加热挡工作时，通过$R_2$的电流$I_2=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$，根据并联电路的特点可知，加热挡工作时电路中的总电流$I=I_保+I_2=1.5\ \mathrm{A}+1.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$，工作1 min消耗的电能$W=UIt=12\ \mathrm{V}×3\ \mathrm{A}×1×60\ \mathrm{s}=2\ 160\ \mathrm{J}$。
解法二:(1)如图所示
。(2)当开关S₁闭合、S₂断开时，$R_1$和$R_2$串联，电路中总电阻最大，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，孵化箱处于保温挡，电路中的电流$I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{U}{R_1+R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega+8\ \Omega}=0.75\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁和S₂均闭合时，电路中只有$R_1$工作，电路中电阻较小，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，该孵化箱处于加热挡，工作1 min消耗的电能$W=\dfrac{U^2}{R_1}t=\dfrac{(12\ \mathrm{V})^2}{8\ \Omega}×1×60\ \mathrm{s}=1\ 080\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需利用“电压一定时，电功率与电阻成反比（$P=\dfrac{U^2}{R}$）”的规律区分加热挡（功率大、电阻小）和保温挡（功率小、电阻大）。电路设计有两种思路：一是两电阻并联（加热时并联，保温时仅一个电阻工作）；二是两电阻串联（保温时串联，加热时仅一个电阻工作）。解题时先确定挡位对应的电路结构，再结合欧姆定律、电功公式计算电流和电能。
【解析】
解法一（并联式电路）
(1) 电路设计：将$R_1$与$R_2$并联，$S_1$在干路控制整个电路，$S_2$控制$R_2$支路。
(2) 保温挡：当$S_1$闭合、$S_2$断开时，仅$R_1$接入电路，总电阻大、功率小，为保温挡。根据欧姆定律，电流$I_保=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3) 加热挡：当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，总电阻小、功率大，为加热挡。并联电路各支路电压等于电源电压，通过$R_2$的电流$I_2=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_保+I_2=1.5\ \mathrm{A}+1.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$。工作时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，消耗电能$W=UIt=12\ \mathrm{V}×3\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=2160\ \mathrm{J}$。
解法二（串联式电路）
(1) 电路设计：将$R_1$与$R_2$串联，$S_1$在干路，$S_2$与$R_2$并联（闭合$S_2$时短路$R_2$）。
(2) 保温挡：当$S_1$闭合、$S_2$断开时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻大、功率小，为保温挡。总电阻$R_总=R_1+R_2=8\ \Omega+8\ \Omega=16\ \Omega$，电流$I=\dfrac{U}{R_总}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{16\ \Omega}=0.75\ \mathrm{A}$。
(3) 加热挡：当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，仅$R_1$接入电路，电阻小、功率大，为加热挡。消耗电能$W=\dfrac{U^2}{R_1}t=\dfrac{(12\ \mathrm{V})^2}{8\ \Omega}×60\ \mathrm{s}=1080\ \mathrm{J}$。
【答案】
12.【解】解法一:(1)如图所示。
(2)当开关S₁闭合、S₂断开时，只有$R_1$工作，电路中的电阻较大，由$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，电路中的功率较小，孵化箱处于保温挡工作，此时电路中的电流$I_保=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁、S₂都闭合时，$R_1$、$R_2$并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，总功率最大，孵化箱处于加热挡;加热挡工作时，通过$R_2$的电流$I_2=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$，根据并联电路的特点可知，加热挡工作时电路中的总电流$I=I_保+I_2=1.5\ \mathrm{A}+1.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$，工作1 min消耗的电能$W=UIt=12\ \mathrm{V}×3\ \mathrm{A}×1×60\ \mathrm{s}=2\ 160\ \mathrm{J}$。
解法二:(1)如图所示。
(2)当开关S₁闭合、S₂断开时，$R_1$和$R_2$串联，电路中总电阻最大，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，孵化箱处于保温挡，电路中的电流$I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{U}{R_1+R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega+8\ \Omega}=0.75\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁和S₂均闭合时，电路中只有$R_1$工作，电路中电阻较小，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，该孵化箱处于加热挡，工作1 min消耗的电能$W=\dfrac{U^2}{R_1}t=\dfrac{(12\ \mathrm{V})^2}{8\ \Omega}×1×60\ \mathrm{s}=1\ 080\ \mathrm{J}$。
【知识点】
电功率计算、欧姆定律应用、电路设计
【点评】
本题为电路设计结合电学计算的一题多解题型，考查学生对电功率与电阻关系的理解，以及串并联电路特点、欧姆定律、电功公式的应用能力，需先明确挡位对应的电路结构，再逐步计算，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需利用“电压一定时，电功率与电阻成反比（$P=\dfrac{U^2}{R}$）”的规律区分加热挡（功率大、电阻小）和保温挡（功率小、电阻大）。电路设计有两种思路：一是两电阻并联（加热时并联，保温时仅一个电阻工作）；二是两电阻串联（保温时串联，加热时仅一个电阻工作）。解题时先确定挡位对应的电路结构，再结合欧姆定律、电功公式计算电流和电能。
【解析】
解法一（并联式电路）
(1) 电路设计：将$R_1$与$R_2$并联，$S_1$在干路控制整个电路，$S_2$控制$R_2$支路。
(2) 保温挡：当$S_1$闭合、$S_2$断开时，仅$R_1$接入电路，总电阻大、功率小，为保温挡。根据欧姆定律，电流$I_保=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3) 加热挡：当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_1$与$R_2$并联，总电阻小、功率大，为加热挡。并联电路各支路电压等于电源电压，通过$R_2$的电流$I_2=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_保+I_2=1.5\ \mathrm{A}+1.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$。工作时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，消耗电能$W=UIt=12\ \mathrm{V}×3\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=2160\ \mathrm{J}$。
解法二（串联式电路）
(1) 电路设计：将$R_1$与$R_2$串联，$S_1$在干路，$S_2$与$R_2$并联（闭合$S_2$时短路$R_2$）。
(2) 保温挡：当$S_1$闭合、$S_2$断开时，$R_1$与$R_2$串联，总电阻大、功率小，为保温挡。总电阻$R_总=R_1+R_2=8\ \Omega+8\ \Omega=16\ \Omega$，电流$I=\dfrac{U}{R_总}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{16\ \Omega}=0.75\ \mathrm{A}$。
(3) 加热挡：当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，仅$R_1$接入电路，电阻小、功率大，为加热挡。消耗电能$W=\dfrac{U^2}{R_1}t=\dfrac{(12\ \mathrm{V})^2}{8\ \Omega}×60\ \mathrm{s}=1080\ \mathrm{J}$。
【答案】
12.【解】解法一:(1)如图所示
。(2)当开关S₁闭合、S₂断开时，只有$R_1$工作，电路中的电阻较大，由$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，电路中的功率较小，孵化箱处于保温挡工作，此时电路中的电流$I_保=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁、S₂都闭合时，$R_1$、$R_2$并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，总功率最大，孵化箱处于加热挡;加热挡工作时，通过$R_2$的电流$I_2=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$，根据并联电路的特点可知，加热挡工作时电路中的总电流$I=I_保+I_2=1.5\ \mathrm{A}+1.5\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$，工作1 min消耗的电能$W=UIt=12\ \mathrm{V}×3\ \mathrm{A}×1×60\ \mathrm{s}=2\ 160\ \mathrm{J}$。
解法二:(1)如图所示
。(2)当开关S₁闭合、S₂断开时，$R_1$和$R_2$串联，电路中总电阻最大，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，孵化箱处于保温挡，电路中的电流$I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{U}{R_1+R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{8\ \Omega+8\ \Omega}=0.75\ \mathrm{A}$。
(3)当开关S₁和S₂均闭合时，电路中只有$R_1$工作，电路中电阻较小，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$可知，该孵化箱处于加热挡，工作1 min消耗的电能$W=\dfrac{U^2}{R_1}t=\dfrac{(12\ \mathrm{V})^2}{8\ \Omega}×1×60\ \mathrm{s}=1\ 080\ \mathrm{J}$。
【知识点】
电功率计算、欧姆定律应用、电路设计
【点评】
本题为电路设计结合电学计算的一题多解题型，考查学生对电功率与电阻关系的理解，以及串并联电路特点、欧姆定律、电功公式的应用能力，需先明确挡位对应的电路结构，再逐步计算，难度适中。
【难度系数】
0.6
13. 一抽水机的配套电动机，额定功率是1 100 W，它的线圈电阻是1 Ω，在220 V的额定电压下工作，则1 min内线圈产生的热量是
1 500
J；若当地实际电压只有200 V，通过电动机的电流为4 A，则电动机的实际功率为800
W，此时电能转化为机械能的效率是98%
。答案
13.1 500;800;98% 【点拨】由题意可知，电动机额定功率是1 100 W，额定电压是220 V，由$P=UI$可得，通过电动机的电流$I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{1\ 100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A}$，通电时间$1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，根据焦耳定律可知，1 min内线圈产生的热量$Q=I^2Rt=(5\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×60\ \mathrm{s}=1\ 500\ \mathrm{J}$;当地实际电压只有200 V，通过电动机的电流为4 A，电动机的实际功率$P'=U'I'=200\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=800\ \mathrm{W}$;线圈电阻的发热功率$P''=I'^2R=(4\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega=16\ \mathrm{W}$，则电能转化为机械能的效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{P't'-P''t'}{P't'}×100\%=\dfrac{P'-P''}{P'}×100\%=\dfrac{800\ \mathrm{W}-16\ \mathrm{W}}{800\ \mathrm{W}}×100\%=98\%$。
解析
【分析】
本题考查非纯电阻用电器（电动机）的相关计算，需明确电动机工作时电能分为转化为机械能的有用功和线圈发热的额外功。解题思路：①额定状态下，先由额定功率和额定电压算出额定电流，再利用焦耳定律计算1min内线圈产生的热量；②实际电压下，直接用实际电压和实际电流计算实际功率；③计算效率时，需先算出发热功率，再用（实际总功率 - 发热功率）与实际总功率的比值得到电能转化为机械能的效率。
【解析】
解：
1. 计算额定状态下线圈产生的热量：
电动机额定功率 $ P_{额}=1100\ \mathrm{W} $，额定电压 $ U_{额}=220\ \mathrm{V} $，由 $ P=UI $ 得额定电流：
$ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{1100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A} $
通电时间 $ t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s} $，根据焦耳定律，线圈产生的热量：
$ Q=I_{额}^2Rt=(5\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×60\ \mathrm{s}=1500\ \mathrm{J} $
2. 计算电动机的实际功率：
实际电压 $ U_{实}=200\ \mathrm{V} $，实际电流 $ I_{实}=4\ \mathrm{A} $，实际功率：
$ P_{实}=U_{实}I_{实}=200\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=800\ \mathrm{W} $
3. 计算电能转化为机械能的效率：
线圈的发热功率：$ P_{热}=I_{实}^2R=(4\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega=16\ \mathrm{W} $
机械能的功率：$ P_{机}=P_{实}-P_{热}=800\ \mathrm{W}-16\ \mathrm{W}=784\ \mathrm{W} $
效率 $ \eta=\frac{W_{机}}{W_{总}}×100\%=\frac{P_{机}t}{P_{实}t}×100\%=\frac{784\ \mathrm{W}}{800\ \mathrm{W}}×100\%=98\% $
【答案】
1500；800；98%
【知识点】
电动机电功率计算；焦耳定律；能量效率计算
【点评】
本题核心是区分纯电阻与非纯电阻用电器的计算方法，电动机属于非纯电阻，计算热量只能用焦耳定律（$ Q=I^2Rt $），不能误用纯电阻公式，需明确电能的转化方向，避免公式混淆导致错误。
【难度系数】
0.6
本题考查非纯电阻用电器（电动机）的相关计算，需明确电动机工作时电能分为转化为机械能的有用功和线圈发热的额外功。解题思路：①额定状态下，先由额定功率和额定电压算出额定电流，再利用焦耳定律计算1min内线圈产生的热量；②实际电压下，直接用实际电压和实际电流计算实际功率；③计算效率时，需先算出发热功率，再用（实际总功率 - 发热功率）与实际总功率的比值得到电能转化为机械能的效率。
【解析】
解：
1. 计算额定状态下线圈产生的热量：
电动机额定功率 $ P_{额}=1100\ \mathrm{W} $，额定电压 $ U_{额}=220\ \mathrm{V} $，由 $ P=UI $ 得额定电流：
$ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{1100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A} $
通电时间 $ t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s} $，根据焦耳定律，线圈产生的热量：
$ Q=I_{额}^2Rt=(5\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega×60\ \mathrm{s}=1500\ \mathrm{J} $
2. 计算电动机的实际功率：
实际电压 $ U_{实}=200\ \mathrm{V} $，实际电流 $ I_{实}=4\ \mathrm{A} $，实际功率：
$ P_{实}=U_{实}I_{实}=200\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}=800\ \mathrm{W} $
3. 计算电能转化为机械能的效率：
线圈的发热功率：$ P_{热}=I_{实}^2R=(4\ \mathrm{A})^2×1\ \Omega=16\ \mathrm{W} $
机械能的功率：$ P_{机}=P_{实}-P_{热}=800\ \mathrm{W}-16\ \mathrm{W}=784\ \mathrm{W} $
效率 $ \eta=\frac{W_{机}}{W_{总}}×100\%=\frac{P_{机}t}{P_{实}t}×100\%=\frac{784\ \mathrm{W}}{800\ \mathrm{W}}×100\%=98\% $
【答案】
1500；800；98%
【知识点】
电动机电功率计算；焦耳定律；能量效率计算
【点评】
本题核心是区分纯电阻与非纯电阻用电器的计算方法，电动机属于非纯电阻，计算热量只能用焦耳定律（$ Q=I^2Rt $），不能误用纯电阻公式，需明确电能的转化方向，避免公式混淆导致错误。
【难度系数】
0.6
