15. 电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出.小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图所示的实验，通过此实验可以较形象地比较出电流做功的多少.该实验是通过观察比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为；将滑动变阻器的滑片$\mathrm{P}$向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，这说明.

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物体被提升的高度
机械能
当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多

【分析】
首先，电流做功的多少无法直接观察，实验中采用转换法，通过观察物体被提升的高度来间接判断电流做功的多少，因为电流通过电动机做功使物体上升，物体上升高度越高，说明电流做功越多；其次，电流通过电动机时，消耗的电能转化为物体的机械能（包含重力势能和动能）；最后，滑动变阻器滑片左移时，电流表和电压表示数变大，相同时间内物体被吊起的高度变大，结合控制变量法，在时间相同的前提下，电压和电流越大，电流做功越多，由此得出实验结论。
【解析】
1. 转换法的应用：电流做功的多少不能直接观察，实验中通过观察物体被提升的高度来比较电流做功的多少，物体上升的高度越高，电流做的功越多；
2. 能量转化：电流通过电动机做功，将电能转化为物体的机械能（物体上升获得重力势能，同时随电动机运动获得动能）；
3. 实验结论：滑动变阻器滑片P向左调节时，电路电阻减小，电流变大，电动机两端电压变大，相同时间内物体被吊起的高度变大，说明当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多。
【答案】
物体被提升的高度；机械能；当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多
【知识点】
电流做功的影响因素；电能的转化；转换法
【点评】
本题考查探究电流做功因素的实验，运用转换法将不易观察的电流做功多少转换为直观的物体上升高度，同时结合控制变量法得出电流做功与电压、电流、时间的关系，注重对实验方法和能量转化知识的考查。
【难度系数】
0.7

16. 甲、乙两电热丝的电阻之比为$4:3$，两端的电压之比为$2:1$，则相同时间内消耗电能之比为
()
A.$1:3$
B.$3:1$
C.$2:3$
D.$3:2$

B

【分析】
要解决这个问题，首先明确电热丝是纯电阻用电器，消耗的电能等于电流做的功，结合题目给出的电阻、电压和时间条件，选择公式$W=\frac{U^2t}{R}$进行计算最为合适。解题思路为：先写出甲、乙消耗电能的比例表达式，再将已知的电压之比、电阻之比代入，利用相同时间可约去的特点，最终计算出电能之比。
【解析】
已知甲、乙两电热丝的电阻之比$R_甲:R_乙=4:3$，两端电压之比$U_甲:U_乙=2:1$，且通电时间$t_甲=t_乙=t$。
由于电热丝为纯电阻用电器，消耗的电能公式为$W=\frac{U^2t}{R}$，则相同时间内甲乙消耗电能之比：
$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{\frac{U_甲^2t}{R_甲}}{\frac{U_乙^2t}{R_乙}}=\frac{U_甲^2R_乙}{U_乙^2R_甲}$
将$U_甲:U_乙=2:1$，$R_甲:R_乙=4:3$代入上式：
$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{2^2×3}{1^2×4}=\frac{4×3}{1×4}=\frac{3}{1}$
即相同时间内消耗电能之比为$3:1$。
【答案】
B
【知识点】
纯电阻电路电功计算、电学比例计算
【点评】
本题考查纯电阻电路中电功公式的灵活应用，以及比例法在电学计算中的运用。解题关键是根据已知条件选择合适的电功公式，明确各物理量的比例关系，代入计算时需注意运算准确性。
【难度系数】
0.7

17. 某机器的能量流向如图所示，据此推测该机器可能是
()
A. 电饭锅
B. 日光灯
C. 电视机
D. 电风扇

D

【分析】
首先观察题目中的能量流向：该机器输入电能，同时输出机械能和内能，说明其主要将电能转化为机械能，同时有部分电能转化为内能。接下来逐一分析选项中各用电器的能量转化情况：
1. 电饭锅是利用电流的热效应工作，电能全部转化为内能，无机械能输出，不符合；
2. 日光灯主要将电能转化为光能，同时有少量内能产生，无机械能输出，不符合；
3. 电视机将电能转化为光能、声能和内能，无机械能输出，不符合；
4. 电风扇工作时，主要把电能转化为机械能（使扇叶转动），同时由于电机存在电阻，会有部分电能转化为内能，与题目中的能量流向一致。
【解析】
选项A：电饭锅的能量转化是电能→内能，无机械能输出，不符合题意；
选项B：日光灯的能量转化是电能→光能+少量内能，无机械能输出，不符合题意；
选项C：电视机的能量转化是电能→光能+声能+内能，无机械能输出，不符合题意；
选项D：电风扇的能量转化是电能→机械能+内能，与题目中的能量流向匹配，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
电能的转化、能量守恒定律
【点评】
本题考查常见用电器的能量转化情况，需要学生熟悉不同用电器的工作原理，明确其能量转化形式，属于基础应用型题目，注重对生活中物理知识的考查。
【难度系数】
0.8

18. 有两个电阻$R_1＜R_2$，采用下列几种方式分别接到电压为$U$的电源上.接通电源后，在相同时间内电流做功最多的连接方式是
()
A.$R_1$与$R_2$并联
B.$R_1$与$R_2$串联
C. 只接入$R_1$
D. 只接入$R_2$

A

【分析】
要解决这个问题，我们需要结合电功公式和串并联电阻的特点来分析。已知电源电压U相同、通电时间t相同，根据电功推导公式$ W=\frac{U^2 t}{R} $，可知电流做功W与总电阻R成反比，即总电阻越小，相同时间内电流做功越多。接下来只需比较四种连接方式的总电阻大小：串联总电阻大于任一分电阻，并联总电阻小于任一分电阻，结合$ R_1＜R_2 $的条件，就能判断出做功最多的连接方式。
【解析】
已知电源电压为U，通电时间为t，根据电功公式的推导式$ W=\frac{U^2 t}{R} $（当U、t不变时，W与R成反比），分别分析各选项的总电阻：
1. 选项A：$ R_1 $与$ R_2 $并联，总电阻$ R_{并}=\frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} $，根据并联电阻特点，$ R_{并} ＜ R_1 ＜ R_2 $；
2. 选项B：$ R_1 $与$ R_2 $串联，总电阻$ R_{串}=R_1 + R_2 $，根据串联电阻特点，$ R_{串} ＞ R_2 ＞ R_1 $；
3. 选项C：只接入$ R_1 $，电阻为$ R_1 $；
4. 选项D：只接入$ R_2 $，电阻为$ R_2 $。
比较总电阻大小：$ R_{串} ＞ R_2 ＞ R_1 ＞ R_{并} $。
由于U、t相同，W与R成反比，因此总电阻最小的并联方式，相同时间内电流做功最多，故选项A正确。
【答案】
A
【知识点】
1. 电功公式应用
2. 串并联电阻特点
【点评】
本题是电功比较的基础题型，解题关键是根据已知条件选择合适的电功推导公式，结合串并联电阻的大小规律判断总电阻，进而比较电功多少，需要学生熟练掌握电功公式的变形应用及串并联电阻的特点。
【难度系数】
0.7

19. 如图所示的电路中，电源电压保持不变.开关$\mathrm{S}$由闭合到断开，相同时间内电路消耗电能之比为$4:3$.如果$R_2=12\ \Omega$，那么$R_1$的电阻是
()
A.$36\ \Omega$
B.$16\ \Omega$
C.$9\ \Omega$
D.$4\ \Omega$

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A

【分析】
首先明确开关状态对应的电路结构：开关$\mathrm{S}$闭合时，$R_1$与$R_2$并联；开关$\mathrm{S}$断开时，只有$R_2$接入电路。已知相同时间内电路消耗的电能之比，结合电源电压不变、时间相同的条件，利用电功公式$W=\frac{U^2t}{R}$（电能与总电阻成反比），再结合并联电阻的计算公式，即可推导求出$R_1$的阻值。
【解析】
设电源电压为$U$，通电时间为$t$。
1. 开关$\mathrm{S}$闭合时，$R_1$与$R_2$并联，并联总电阻$R_{\mathrm{并}}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$，此时电路消耗的电能：
$W_1=\frac{U^2t}{R_{\mathrm{并}}}=\frac{U^2t(R_1+R_2)}{R_1R_2}$
2. 开关$\mathrm{S}$断开时，只有$R_2$工作，此时电路消耗的电能：
$W_2=\frac{U^2t}{R_2}$
3. 根据题意$W_1:W_2=4:3$，代入得：
$\frac{\frac{U^2t(R_1+R_2)}{R_1R_2}}{\frac{U^2t}{R_2}}=\frac{4}{3}$
化简后可得：$\frac{R_1+R_2}{R_1}=\frac{4}{3}$
将$R_2=12\ \Omega$代入上式：
$\frac{R_1+12}{R_1}=\frac{4}{3}$
交叉相乘求解：
$3(R_1+12)=4R_1$
$3R_1+36=4R_1$
解得：$R_1=36\ \Omega$
【答案】
A
【知识点】
并联电路电阻规律；电功计算公式
【点评】
本题核心是结合开关状态分析电路结构，灵活运用电功公式的变形（电压、时间相同时，电能与电阻成反比），同时考查并联电阻的计算，需要熟练掌握电路规律和公式变形技巧。
【难度系数】
0.6

20. 在如图甲所示的电路中，电源电压不变，闭合开关后，滑片$\mathrm{P}$由$\mathrm{b}$端移动到$\mathrm{a}$端，电压表示数$U$与电流表示数$I$的变化关系如图乙所示.下列说法错误的是
()
A. 电源电压为$9\ \mathrm{V}$
B. 滑片$\mathrm{P}$在$\mathrm{b}$端时，$1\ \min$电流通过电阻$R$做功为$900\ \mathrm{J}$
C. 滑动变阻器的最大阻值为$12\ \Omega$
D. 定值电阻的阻值为$6\ \Omega$

B

【分析】
首先分析电路：定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测R两端电压，电流表测电路电流。滑片P从b端移到a端时，滑动变阻器接入电阻减小，电路电流增大，R两端电压增大。
1. 当滑片在a端时，滑动变阻器接入电阻为0，电路为R的简单电路，此时电压表示数等于电源电压，对应乙图a点，可确定电源电压和定值电阻阻值；
2. 当滑片在b端时，滑动变阻器接入电阻最大，电路电流最小，对应乙图b点，此时可计算滑动变阻器的最大阻值，以及电流通过R做的功，进而判断各选项对错。
【解析】
逐一分析选项：
A选项：当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为0，电路为定值电阻R的简单电路，电压表测电源电压，由图乙可知，此时电压表示数为$9\ \mathrm{V}$，即电源电压$U=9\ \mathrm{V}$，A正确。
B选项：滑片P在b端时，由图乙可知，R两端电压$U_R=3\ \mathrm{V}$，电路电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，1min内电流通过R做的功：
$W=U_RIt=3\ \mathrm{V} × 0.5\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s}=90\ \mathrm{J} ≠ 900\ \mathrm{J}$，B错误。
C选项：滑片P在b端时，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_R=9\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$，电路电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律，滑动变阻器的最大阻值：
$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$，C正确。
D选项：定值电阻的阻值：$R=\frac{U}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{9\ \mathrm{V}}{1.5\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$，D正确。
本题要求选错误选项，故选B。
【答案】
B
【知识点】
欧姆定律的应用、电功的计算、串联电路电压规律
【点评】
本题结合U-I图像考查串联电路的规律、欧姆定律和电功公式的应用，关键是从图像中获取有效信息，明确滑片在不同位置时对应的电路状态。
【难度系数】
0.6