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10.「2026河南郑州二七月考，★★☆」甲、乙两个分别标有“3 V 3 W”和“6 V 3 W”字样的灯泡，如果将它们串联起来接入电路中，使其中一个灯泡恰能正常发光，另一个发光较暗，则能正常发光的灯泡是
乙
（选填“甲”或“乙”），加在串联电路两端的总电压是7.5
V，发光较暗的灯泡的实际功率是0.75
W。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）答案
10.答案 乙 7.5 0.75
解析 由题意可知,甲、乙两灯泡的额定电流和电阻分别为 $I_\mathrm{甲}=\frac{P_\mathrm{甲}}{U_\mathrm{甲}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A},R_\mathrm{甲}=\frac{U_\mathrm{甲}}{I_\mathrm{甲}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=3\ \Omega;I_\mathrm{乙}=\frac{P_\mathrm{乙}}{U_\mathrm{乙}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A},R_\mathrm{乙}=\frac{U_\mathrm{乙}}{I_\mathrm{乙}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$;两灯泡串联,使其中一个灯泡能正常发光,另一个发光较暗,则电路中的电流 $I=I_\mathrm{乙}=0.5\ \mathrm{A}$,所以乙灯泡能正常发光,此时加在串联电路两端的总电压 $U=I_\mathrm{乙}(R_\mathrm{甲}+R_\mathrm{乙})=0.5\ \mathrm{A}×(3\ \Omega+12\ \Omega)=7.5\ \mathrm{V}$,发光较暗的灯泡的实际功率 $P_{\mathrm{甲实}}=I_\mathrm{乙}^2R_\mathrm{甲}=(0.5\ \mathrm{A})^2×3\ \Omega=0.75\ \mathrm{W}$。
解析 由题意可知,甲、乙两灯泡的额定电流和电阻分别为 $I_\mathrm{甲}=\frac{P_\mathrm{甲}}{U_\mathrm{甲}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A},R_\mathrm{甲}=\frac{U_\mathrm{甲}}{I_\mathrm{甲}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=3\ \Omega;I_\mathrm{乙}=\frac{P_\mathrm{乙}}{U_\mathrm{乙}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A},R_\mathrm{乙}=\frac{U_\mathrm{乙}}{I_\mathrm{乙}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$;两灯泡串联,使其中一个灯泡能正常发光,另一个发光较暗,则电路中的电流 $I=I_\mathrm{乙}=0.5\ \mathrm{A}$,所以乙灯泡能正常发光,此时加在串联电路两端的总电压 $U=I_\mathrm{乙}(R_\mathrm{甲}+R_\mathrm{乙})=0.5\ \mathrm{A}×(3\ \Omega+12\ \Omega)=7.5\ \mathrm{V}$,发光较暗的灯泡的实际功率 $P_{\mathrm{甲实}}=I_\mathrm{乙}^2R_\mathrm{甲}=(0.5\ \mathrm{A})^2×3\ \Omega=0.75\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合串联电路电流特点、额定参数的计算规则分析：串联电路各处电流相等，要使一个灯泡正常发光、另一个发光较暗，电路电流不能超过任一灯泡的额定电流，需先计算两灯的额定电流和电阻，再确定电路允许的最大电流，进而判断正常发光的灯泡，最后计算总电压和另一灯泡的实际功率。
【解析】
1. 计算两灯泡的额定电流和灯丝电阻：
甲灯：额定电流 $ I_甲 = \frac{P_甲}{U_甲} = \frac{3\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A} $，灯丝电阻 $ R_甲 = \frac{U_甲}{I_甲} = \frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}} = 3\ \Omega $；
乙灯：额定电流 $ I_乙 = \frac{P_乙}{U_乙} = \frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 0.5\ \mathrm{A} $，灯丝电阻 $ R_乙 = \frac{U_乙}{I_乙} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 12\ \Omega $；
2. 确定串联电路的电流：
串联电路电流处处相等，为保证两灯安全，电路电流不能超过额定电流较小的乙灯的额定电流，即 $ I = I_乙 = 0.5\ \mathrm{A} $，此时乙灯正常发光；
3. 计算串联总电压：
总电阻 $ R_{总} = R_甲 + R_乙 = 3\ \Omega + 12\ \Omega = 15\ \Omega $，总电压 $ U = I × R_{总} = 0.5\ \mathrm{A} × 15\ \Omega = 7.5\ \mathrm{V} $；
4. 计算发光较暗灯泡（甲灯）的实际功率：
$ P_{甲实} = I^2 R_甲 = (0.5\ \mathrm{A})^2 × 3\ \Omega = 0.75\ \mathrm{W} $。
【答案】
乙；7.5；0.75
【知识点】
电功率计算；串联电路特点
【点评】
本题是串联电路与电功率的综合应用题，核心是明确串联时电路电流需匹配额定电流较小的用电器，避免损坏元件，需掌握额定参数的计算方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合串联电路电流特点、额定参数的计算规则分析：串联电路各处电流相等，要使一个灯泡正常发光、另一个发光较暗，电路电流不能超过任一灯泡的额定电流，需先计算两灯的额定电流和电阻，再确定电路允许的最大电流，进而判断正常发光的灯泡，最后计算总电压和另一灯泡的实际功率。
【解析】
1. 计算两灯泡的额定电流和灯丝电阻：
甲灯：额定电流 $ I_甲 = \frac{P_甲}{U_甲} = \frac{3\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A} $，灯丝电阻 $ R_甲 = \frac{U_甲}{I_甲} = \frac{3\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}} = 3\ \Omega $；
乙灯：额定电流 $ I_乙 = \frac{P_乙}{U_乙} = \frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 0.5\ \mathrm{A} $，灯丝电阻 $ R_乙 = \frac{U_乙}{I_乙} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 12\ \Omega $；
2. 确定串联电路的电流：
串联电路电流处处相等，为保证两灯安全，电路电流不能超过额定电流较小的乙灯的额定电流，即 $ I = I_乙 = 0.5\ \mathrm{A} $，此时乙灯正常发光；
3. 计算串联总电压：
总电阻 $ R_{总} = R_甲 + R_乙 = 3\ \Omega + 12\ \Omega = 15\ \Omega $，总电压 $ U = I × R_{总} = 0.5\ \mathrm{A} × 15\ \Omega = 7.5\ \mathrm{V} $；
4. 计算发光较暗灯泡（甲灯）的实际功率：
$ P_{甲实} = I^2 R_甲 = (0.5\ \mathrm{A})^2 × 3\ \Omega = 0.75\ \mathrm{W} $。
【答案】
乙；7.5；0.75
【知识点】
电功率计算；串联电路特点
【点评】
本题是串联电路与电功率的综合应用题，核心是明确串联时电路电流需匹配额定电流较小的用电器，避免损坏元件，需掌握额定参数的计算方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
11. 核心素养 科学思维 「2026江苏淮安期末，★☆」某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。电饭锅是利用电流的
热
效应工作的，已知$R_1=44\ \Omega$，保温焖饭挡功率是22 W，$R_2=$2156
Ω；高温烧煮挡工作10 min产生的热量是$6.6×10^5$
J；若只要求增大保温焖饭挡的功率，可以采取的措施是减小$R_2$的阻值
。答案
11.答案 热 2 156 $6.6×10^5$ 减小 $R_2$ 的阻值
解析 电饭锅工作时主要将电能转化为内能,电饭锅是利用电流热效应工作的。由图可知,当开关 S 接 1 时,$R_1$、$R_2$串联,此时电路总电阻最大;由 $P=\frac{U^2}{R}$ 可知,电路总功率最小,电饭锅处于保温焖饭挡,此时电路的总电阻 $R=\frac{U^2}{P_\mathrm{保温}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{22\ \mathrm{W}}=2\ 200\ \Omega$,根据串联电路的电阻特点可知 $R_2=R-R_1=2\ 200\ \Omega-44\ \Omega=2\ 156\ \Omega$;当开关 S 接 2 时,$R_2$ 被短路,电路为 $R_1$ 的简单电路,电路总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于高温烧煮挡,则高温烧煮挡的电功率 $P_\mathrm{高温}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=1\ 100\ \mathrm{W}$,高温烧煮挡工作 10 min 产生的热量 $Q=W=P_\mathrm{高温}t=1\ 100\ \mathrm{W}×10×60\ \mathrm{s}=6.6×10^5\ \mathrm{J}$;只要求增大保温焖饭挡的功率,不改变高温烧煮挡的功率且电源电压不变,由 $P=\frac{U^2}{R}$ 可知,只要减小 $R_2$ 的阻值即可。
解析 电饭锅工作时主要将电能转化为内能,电饭锅是利用电流热效应工作的。由图可知,当开关 S 接 1 时,$R_1$、$R_2$串联,此时电路总电阻最大;由 $P=\frac{U^2}{R}$ 可知,电路总功率最小,电饭锅处于保温焖饭挡,此时电路的总电阻 $R=\frac{U^2}{P_\mathrm{保温}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{22\ \mathrm{W}}=2\ 200\ \Omega$,根据串联电路的电阻特点可知 $R_2=R-R_1=2\ 200\ \Omega-44\ \Omega=2\ 156\ \Omega$;当开关 S 接 2 时,$R_2$ 被短路,电路为 $R_1$ 的简单电路,电路总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于高温烧煮挡,则高温烧煮挡的电功率 $P_\mathrm{高温}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=1\ 100\ \mathrm{W}$,高温烧煮挡工作 10 min 产生的热量 $Q=W=P_\mathrm{高温}t=1\ 100\ \mathrm{W}×10×60\ \mathrm{s}=6.6×10^5\ \mathrm{J}$;只要求增大保温焖饭挡的功率,不改变高温烧煮挡的功率且电源电压不变,由 $P=\frac{U^2}{R}$ 可知,只要减小 $R_2$ 的阻值即可。
解析
【分析】
要解决这道题，首先明确电饭锅的工作原理：将电能转化为内能，利用电流的热效应工作。接着分析开关不同位置的电路结构：开关S接1时，R₁与R₂串联，总电阻大，根据P=U²/R，功率小，为保温焖饭挡；开关S接2时，R₂被短路，电路只有R₁，总电阻小，功率大，为高温烧煮挡。再结合电功率公式、热量公式逐步计算，最后根据保温功率的公式推导增大功率的措施。
【解析】
1. 电饭锅工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作。
2. 保温焖饭挡时，开关S接1，R₁与R₂串联，总电阻最大，功率最小。由P=U²/R得，总电阻R=U²/P保温=(220V)²/22W=2200Ω，根据串联电阻特点，R₂=R-R₁=2200Ω-44Ω=2156Ω。
3. 高温烧煮挡时，开关S接2，R₂被短路，电路为R₁的简单电路，总电阻最小，功率最大。高温功率P高温=U²/R₁=(220V)²/44Ω=1100W，工作10min（即600s）产生的热量Q=W=P高温t=1100W×600s=6.6×10⁵J。
4. 保温焖饭挡功率P保温=U²/(R₁+R₂)，电源电压U不变，要增大保温功率，需减小总电阻，即减小R₂的阻值。
【答案】
热；2156；6.6×10⁵；减小R₂的阻值
【知识点】
电流的热效应、电功率计算、电热计算
【点评】
本题结合电饭锅的挡位设计，考查了电路分析、电功率及电热的计算，是电学知识在生活中的典型应用，需要明确不同挡位对应的电路结构，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，首先明确电饭锅的工作原理：将电能转化为内能，利用电流的热效应工作。接着分析开关不同位置的电路结构：开关S接1时，R₁与R₂串联，总电阻大，根据P=U²/R，功率小，为保温焖饭挡；开关S接2时，R₂被短路，电路只有R₁，总电阻小，功率大，为高温烧煮挡。再结合电功率公式、热量公式逐步计算，最后根据保温功率的公式推导增大功率的措施。
【解析】
1. 电饭锅工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作。
2. 保温焖饭挡时，开关S接1，R₁与R₂串联，总电阻最大，功率最小。由P=U²/R得，总电阻R=U²/P保温=(220V)²/22W=2200Ω，根据串联电阻特点，R₂=R-R₁=2200Ω-44Ω=2156Ω。
3. 高温烧煮挡时，开关S接2，R₂被短路，电路为R₁的简单电路，总电阻最小，功率最大。高温功率P高温=U²/R₁=(220V)²/44Ω=1100W，工作10min（即600s）产生的热量Q=W=P高温t=1100W×600s=6.6×10⁵J。
4. 保温焖饭挡功率P保温=U²/(R₁+R₂)，电源电压U不变，要增大保温功率，需减小总电阻，即减小R₂的阻值。
【答案】
热；2156；6.6×10⁵；减小R₂的阻值
【知识点】
电流的热效应、电功率计算、电热计算
【点评】
本题结合电饭锅的挡位设计，考查了电路分析、电功率及电热的计算，是电学知识在生活中的典型应用，需要明确不同挡位对应的电路结构，难度适中。
【难度系数】
0.5
三、实验探究题(每空2分,作图2分,共26分)
12.「2025广东东莞期末, ★☆」某同学用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”,两个相同的透明容器中封闭着电阻丝和等量的空气。
(1)通电后,透明容器中电阻丝的内能是通过
(2)观察图甲,发现在通电时间和
(3)采用图乙中的实验装置探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,右侧容器中应该选用阻值为
(4)将图乙中的实验装置冷却到室温,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,通电一段时间后,
12.「2025广东东莞期末, ★☆」某同学用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”,两个相同的透明容器中封闭着电阻丝和等量的空气。
(1)通电后,透明容器中电阻丝的内能是通过
做功
(选填“做功”或“热传递”)的方式改变的。实验中通过观察两个U形管中液面高度差
的变化来比较电流通过导体产生热量的多少。(2)观察图甲,发现在通电时间和
电流大小
相同时,B管中的液面高度差更大,表明电流通过导体产生热量的多少与电阻大小
有关。(3)采用图乙中的实验装置探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,右侧容器中应该选用阻值为
5
Ω的电阻丝。(4)将图乙中的实验装置冷却到室温,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,通电一段时间后,
左
(选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量较多。答案
12.答案 （1）做功 高度差 （2）电流大小 电阻大小（3）5 （4）左
解析 （1）电流流过电阻丝时,将电能转化为内能,是通过电流做功的方式改变电阻丝的内能;电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接观察出来,可以观察两个 U 形管中液面的高度差,液面的高度差越大,说明空气体积膨胀得越多,空气吸收的热量越多,电阻丝产生的热量越多。(2)图甲中两电阻丝串联,通过两电阻丝的电流相同,在通电时间相等时,右侧容器内电阻丝的阻值更大,B管中的液面高度差更大,表明电流通过导体产生的热量多少与电阻大小有关。(3)探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,应控制电阻阻值和通电时间相同,而电流不同,故右侧透明容器中应该选用阻值为 5 Ω 的电阻丝。(4)图乙中,右侧两电阻丝并联后再与左侧的电阻丝串联,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,根据并联电路电阻特点可知,右侧容器内电阻丝的总电阻小于 5 Ω,左侧容器内电阻丝的电阻大于右侧容器内电阻丝的总电阻,通过左侧容器内电阻丝的电流等于通过右侧容器内电阻丝的电流,根据 $Q=I^2Rt$ 可知,通电一段时间后,左侧容器内电阻丝产生的热量较多。
解析 （1）电流流过电阻丝时,将电能转化为内能,是通过电流做功的方式改变电阻丝的内能;电流通过电阻丝产生热量的多少不能直接观察出来,可以观察两个 U 形管中液面的高度差,液面的高度差越大,说明空气体积膨胀得越多,空气吸收的热量越多,电阻丝产生的热量越多。(2)图甲中两电阻丝串联,通过两电阻丝的电流相同,在通电时间相等时,右侧容器内电阻丝的阻值更大,B管中的液面高度差更大,表明电流通过导体产生的热量多少与电阻大小有关。(3)探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时,应控制电阻阻值和通电时间相同,而电流不同,故右侧透明容器中应该选用阻值为 5 Ω 的电阻丝。(4)图乙中,右侧两电阻丝并联后再与左侧的电阻丝串联,把右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内,根据并联电路电阻特点可知,右侧容器内电阻丝的总电阻小于 5 Ω,左侧容器内电阻丝的电阻大于右侧容器内电阻丝的总电阻,通过左侧容器内电阻丝的电流等于通过右侧容器内电阻丝的电流,根据 $Q=I^2Rt$ 可知,通电一段时间后,左侧容器内电阻丝产生的热量较多。
解析
【分析】
本题是探究电流通过导体产生热量的实验，需结合焦耳定律，运用控制变量法和转换法分析。（1）电流通过电阻丝时，电能转化为内能，属于做功改变内能；实验中通过U形管液面高度差反映热量多少，这是转换法的应用。（2）图甲中两电阻串联，电流和通电时间相同，电阻不同，以此探究热量与电阻的关系。（3）探究热量与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，改变电流，因此右侧需选5Ω电阻。（4）图乙中右侧并联电阻后总电阻变小，左侧电阻更大，串联时电流相同，根据焦耳定律公式判断产热多少。
【解析】
（1）电流流过电阻丝时，电能转化为内能，是通过做功的方式改变电阻丝的内能；电流产生的热量无法直接观察，实验中通过U形管中液面高度差的变化来比较电流产生热量的多少，液面高度差越大，说明产生的热量越多。
（2）图甲中两电阻丝串联，通过两电阻丝的电流大小相同，通电时间相同，右侧容器内电阻丝的阻值更大，B管中的液面高度差更大，表明电流通过导体产生热量的多少与电阻大小有关。
（3）探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻阻值和通电时间相同，改变电流大小，因此右侧透明容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝。
（4）将右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内，根据并联电路电阻特点，右侧容器内总电阻小于5Ω，左侧容器内电阻为5Ω，二者串联，通过的电流相同；根据公式Q=I²Rt，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此左侧容器内电阻丝产生的热量较多。
【答案】
（1）做功；高度差 （2）电流大小；电阻大小 （3）5 （4）左
【知识点】
焦耳定律；电流的热效应；内能的改变
【点评】
本题考查焦耳定律的探究实验，核心考查控制变量法和转换法的应用，是电学的重点实验，需掌握实验设计思路和结论。
【难度系数】
0.6
本题是探究电流通过导体产生热量的实验，需结合焦耳定律，运用控制变量法和转换法分析。（1）电流通过电阻丝时，电能转化为内能，属于做功改变内能；实验中通过U形管液面高度差反映热量多少，这是转换法的应用。（2）图甲中两电阻串联，电流和通电时间相同，电阻不同，以此探究热量与电阻的关系。（3）探究热量与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，改变电流，因此右侧需选5Ω电阻。（4）图乙中右侧并联电阻后总电阻变小，左侧电阻更大，串联时电流相同，根据焦耳定律公式判断产热多少。
【解析】
（1）电流流过电阻丝时，电能转化为内能，是通过做功的方式改变电阻丝的内能；电流产生的热量无法直接观察，实验中通过U形管中液面高度差的变化来比较电流产生热量的多少，液面高度差越大，说明产生的热量越多。
（2）图甲中两电阻丝串联，通过两电阻丝的电流大小相同，通电时间相同，右侧容器内电阻丝的阻值更大，B管中的液面高度差更大，表明电流通过导体产生热量的多少与电阻大小有关。
（3）探究“电流通过导体产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻阻值和通电时间相同，改变电流大小，因此右侧透明容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝。
（4）将右侧容器外并联的电阻丝也放入右侧容器内，根据并联电路电阻特点，右侧容器内总电阻小于5Ω，左侧容器内电阻为5Ω，二者串联，通过的电流相同；根据公式Q=I²Rt，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此左侧容器内电阻丝产生的热量较多。
【答案】
（1）做功；高度差 （2）电流大小；电阻大小 （3）5 （4）左
【知识点】
焦耳定律；电流的热效应；内能的改变
【点评】
本题考查焦耳定律的探究实验，核心考查控制变量法和转换法的应用，是电学的重点实验，需掌握实验设计思路和结论。
【难度系数】
0.6
