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5. 把两条电阻丝并联后接到电源上，相同时间内产生热量较多的一定是 (
A.电流较大的
B.电压较大的
C.电阻较大的
D.电功率较小的
A
)A.电流较大的
B.电压较大的
C.电阻较大的
D.电功率较小的
答案
A
解析
【分析】
首先，题目中两条电阻丝并联接到电源上，根据并联电路的特点，各支路两端电压相等，所以先排除选项B。接下来结合焦耳定律的不同表达式分析相同时间内的产热情况：
1. 根据Q=UIt，在电压U和时间t相同的条件下，电流I越大，产生的热量Q越多，由此可判断电流较大的电阻丝产热更多；
2. 根据Q=U²t/R，在U和t相同的条件下，电阻R越大，产热Q越小，所以电阻大的不符合要求；
3. 根据Q=Pt，在t相同的条件下，电功率P越小，产热Q越小，因此电功率小的也不符合要求。
综上，相同时间内产生热量较多的一定是电流较大的电阻丝。
【解析】
已知两条电阻丝并联，根据并联电路特性：并联电路各支路两端电压相等，因此选项B“电压较大的”不符合并联电路规律，直接排除。
结合焦耳定律及相关公式分析剩余选项：
选项A：由焦耳定律推导式Q=UIt可知，当电压U和时间t相同时，电流I越大，产生的热量Q越多，因此电流较大的电阻丝相同时间内产生热量较多，该选项正确；
选项C：由焦耳定律推导式Q=U²t/R可知，当电压U和时间t相同时，电阻R越大，产生的热量Q越小，因此电阻较大的电阻丝产热较少，该选项错误；
选项D：由电热与电功率的关系Q=Pt可知，当时间t相同时，电功率P越小，产生的热量Q越小，因此电功率较小的电阻丝产热较少，该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
并联电路的特点、焦耳定律、电热与电功率的关系
【点评】
本题考查并联电路规律与焦耳定律的综合应用，解题关键是利用并联电路电压相等的特点，灵活选用焦耳定律的不同表达式分析各选项，需要学生熟练掌握电学基本规律并能灵活运用公式。
【难度系数】
0.8
首先，题目中两条电阻丝并联接到电源上，根据并联电路的特点，各支路两端电压相等，所以先排除选项B。接下来结合焦耳定律的不同表达式分析相同时间内的产热情况：
1. 根据Q=UIt，在电压U和时间t相同的条件下，电流I越大，产生的热量Q越多，由此可判断电流较大的电阻丝产热更多；
2. 根据Q=U²t/R，在U和t相同的条件下，电阻R越大，产热Q越小，所以电阻大的不符合要求；
3. 根据Q=Pt，在t相同的条件下，电功率P越小，产热Q越小，因此电功率小的也不符合要求。
综上，相同时间内产生热量较多的一定是电流较大的电阻丝。
【解析】
已知两条电阻丝并联，根据并联电路特性：并联电路各支路两端电压相等，因此选项B“电压较大的”不符合并联电路规律，直接排除。
结合焦耳定律及相关公式分析剩余选项：
选项A：由焦耳定律推导式Q=UIt可知，当电压U和时间t相同时，电流I越大，产生的热量Q越多，因此电流较大的电阻丝相同时间内产生热量较多，该选项正确；
选项C：由焦耳定律推导式Q=U²t/R可知，当电压U和时间t相同时，电阻R越大，产生的热量Q越小，因此电阻较大的电阻丝产热较少，该选项错误；
选项D：由电热与电功率的关系Q=Pt可知，当时间t相同时，电功率P越小，产生的热量Q越小，因此电功率较小的电阻丝产热较少，该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
并联电路的特点、焦耳定律、电热与电功率的关系
【点评】
本题考查并联电路规律与焦耳定律的综合应用，解题关键是利用并联电路电压相等的特点，灵活选用焦耳定律的不同表达式分析各选项，需要学生熟练掌握电学基本规律并能灵活运用公式。
【难度系数】
0.8
6. 某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是 (
A.取暖器的电热丝是由电阻小、熔点高的材料制成
B.“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C.“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
D
)A.取暖器的电热丝是由电阻小、熔点高的材料制成
B.“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C.“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，需结合电流的热效应、焦耳定律及电功率与电阻的关系，对每个选项逐一分析：
1. 分析A选项：电热丝利用电流热效应工作，根据$Q=I^2Rt$，电流和时间相同时，电阻越大产热越多，因此电热丝应选电阻大、熔点高的材料，可判断A错误；
2. 分析B选项：热量多少由功率和通电时间共同决定（$Q=Pt$），若高温挡工作时间远短于低温挡，高温挡产热可能更少，不能仅根据挡位判断热量多少，可判断B错误；
3. 分析C选项：家庭电路电压恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，功率越大（高温挡），电阻越小，因此高温挡工作电阻比低温挡小，可判断C错误；
4. 分析D选项：导线与电热丝串联，电流相同，电热丝产热远多于导线，根据$Q=I^2Rt$，相同时间内电阻大的产热多，故导线电阻比电热丝小，可判断D正确。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：电热丝利用电流的热效应工作，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此电热丝应选用电阻大、熔点高的材料制成，A错误。
B选项：根据$Q=W=Pt$，产生热量的多少与功率和通电时间都有关，若高温挡工作时间远小于低温挡，高温挡产生的热量可能比低温挡少，B错误。
C选项：家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，功率越大（高温挡），电阻越小，因此高温挡的工作电阻比低温挡小，C错误。
D选项：连接电热丝的导线与电热丝串联，通过的电流相等，在相同时间内，电热丝产生的热量远多于导线，根据$Q=I^2Rt$可知，导线的电阻比电热丝小，D正确。
【答案】
D
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；电功率与电阻的关系
【点评】
本题考查电热器相关的电学知识，需结合焦耳定律、电功率公式分析各选项，解题时要注意控制变量法的应用，避免忽略通电时间、电源电压等关键因素，对学生的知识应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合电流的热效应、焦耳定律及电功率与电阻的关系，对每个选项逐一分析：
1. 分析A选项：电热丝利用电流热效应工作，根据$Q=I^2Rt$，电流和时间相同时，电阻越大产热越多，因此电热丝应选电阻大、熔点高的材料，可判断A错误；
2. 分析B选项：热量多少由功率和通电时间共同决定（$Q=Pt$），若高温挡工作时间远短于低温挡，高温挡产热可能更少，不能仅根据挡位判断热量多少，可判断B错误；
3. 分析C选项：家庭电路电压恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，功率越大（高温挡），电阻越小，因此高温挡工作电阻比低温挡小，可判断C错误；
4. 分析D选项：导线与电热丝串联，电流相同，电热丝产热远多于导线，根据$Q=I^2Rt$，相同时间内电阻大的产热多，故导线电阻比电热丝小，可判断D正确。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：电热丝利用电流的热效应工作，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，因此电热丝应选用电阻大、熔点高的材料制成，A错误。
B选项：根据$Q=W=Pt$，产生热量的多少与功率和通电时间都有关，若高温挡工作时间远小于低温挡，高温挡产生的热量可能比低温挡少，B错误。
C选项：家庭电路电压$U=220V$恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，功率越大（高温挡），电阻越小，因此高温挡的工作电阻比低温挡小，C错误。
D选项：连接电热丝的导线与电热丝串联，通过的电流相等，在相同时间内，电热丝产生的热量远多于导线，根据$Q=I^2Rt$可知，导线的电阻比电热丝小，D正确。
【答案】
D
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；电功率与电阻的关系
【点评】
本题考查电热器相关的电学知识，需结合焦耳定律、电功率公式分析各选项，解题时要注意控制变量法的应用，避免忽略通电时间、电源电压等关键因素，对学生的知识应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
7. 使电热器在单位时间内产生的热量减小到原来的一半，下列措施可行的是 (
A.电压不变，电阻变为原来的一半
B.将电压和电阻都减为原来的一半
C.电阻不变，电压变为原来的$2$倍
D.电阻不变，电压减为原来的$\frac{1}{4}$
B
)A.电压不变，电阻变为原来的一半
B.将电压和电阻都减为原来的一半
C.电阻不变，电压变为原来的$2$倍
D.电阻不变，电压减为原来的$\frac{1}{4}$
答案
B
解析
【分析】
本题考查纯电阻电路中电热功率的计算，解题关键是利用纯电阻电路的电热公式$Q=\frac{U^2t}{R}$，单位时间内产生的热量即功率$P=\frac{U^2}{R}$，通过控制变量法，分别分析每个选项中电压、电阻变化后功率的变化情况，判断是否为原来的一半。
具体思考步骤：
1. 明确电热器为纯电阻用电器，产生的热量可由公式$Q=\frac{U^2t}{R}$计算，单位时间内的热量对应功率$P=\frac{U^2}{R}$；
2. 设原来的电压为$U$，电阻为$R$，原来的功率为$P_0=\frac{U^2}{R}$；
3. 对每个选项，代入变化后的电压和电阻，计算新的功率$P$，与$P_0$比较是否为$\frac{1}{2}P_0$。
【解析】
电热器为纯电阻用电器，单位时间内产生的热量即电功率，由公式$P=\frac{U^2}{R}$计算，设原功率为$P_0=\frac{U^2}{R}$。
选项A：电压不变，电阻变为原来的一半，即$U'=U$，$R'=\frac{1}{2}R$，则新功率$P_A=\frac{U^2}{\frac{1}{2}R}=2×\frac{U^2}{R}=2P_0$，是原来的2倍，不符合要求；
选项B：电压和电阻都减为原来的一半，即$U'=\frac{1}{2}U$，$R'=\frac{1}{2}R$，则新功率$P_B=\frac{(\frac{1}{2}U)^2}{\frac{1}{2}R}=\frac{\frac{1}{4}U^2}{\frac{1}{2}R}=\frac{1}{2}×\frac{U^2}{R}=\frac{1}{2}P_0$，是原来的一半，符合要求；
选项C：电阻不变，电压变为原来的2倍，即$U'=2U$，$R'=R$，则新功率$P_C=\frac{(2U)^2}{R}=4×\frac{U^2}{R}=4P_0$，是原来的4倍，不符合要求；
选项D：电阻不变，电压减为原来的$\frac{1}{4}$，即$U'=\frac{1}{4}U$，$R'=R$，则新功率$P_D=\frac{(\frac{1}{4}U)^2}{R}=\frac{1}{16}×\frac{U^2}{R}=\frac{1}{16}P_0$，是原来的$\frac{1}{16}$，不符合要求。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
纯电阻电路电热计算、电功率公式应用
【点评】
本题主要考查纯电阻电路中电热与电压、电阻的关系，需熟练运用$P=\frac{U^2}{R}$分析各物理量变化对电热功率的影响，解题过程中注意控制变量法的应用，逐个分析选项是解题的关键。
【难度系数】
0.7
本题考查纯电阻电路中电热功率的计算，解题关键是利用纯电阻电路的电热公式$Q=\frac{U^2t}{R}$，单位时间内产生的热量即功率$P=\frac{U^2}{R}$，通过控制变量法，分别分析每个选项中电压、电阻变化后功率的变化情况，判断是否为原来的一半。
具体思考步骤：
1. 明确电热器为纯电阻用电器，产生的热量可由公式$Q=\frac{U^2t}{R}$计算，单位时间内的热量对应功率$P=\frac{U^2}{R}$；
2. 设原来的电压为$U$，电阻为$R$，原来的功率为$P_0=\frac{U^2}{R}$；
3. 对每个选项，代入变化后的电压和电阻，计算新的功率$P$，与$P_0$比较是否为$\frac{1}{2}P_0$。
【解析】
电热器为纯电阻用电器，单位时间内产生的热量即电功率，由公式$P=\frac{U^2}{R}$计算，设原功率为$P_0=\frac{U^2}{R}$。
选项A：电压不变，电阻变为原来的一半，即$U'=U$，$R'=\frac{1}{2}R$，则新功率$P_A=\frac{U^2}{\frac{1}{2}R}=2×\frac{U^2}{R}=2P_0$，是原来的2倍，不符合要求；
选项B：电压和电阻都减为原来的一半，即$U'=\frac{1}{2}U$，$R'=\frac{1}{2}R$，则新功率$P_B=\frac{(\frac{1}{2}U)^2}{\frac{1}{2}R}=\frac{\frac{1}{4}U^2}{\frac{1}{2}R}=\frac{1}{2}×\frac{U^2}{R}=\frac{1}{2}P_0$，是原来的一半，符合要求；
选项C：电阻不变，电压变为原来的2倍，即$U'=2U$，$R'=R$，则新功率$P_C=\frac{(2U)^2}{R}=4×\frac{U^2}{R}=4P_0$，是原来的4倍，不符合要求；
选项D：电阻不变，电压减为原来的$\frac{1}{4}$，即$U'=\frac{1}{4}U$，$R'=R$，则新功率$P_D=\frac{(\frac{1}{4}U)^2}{R}=\frac{1}{16}×\frac{U^2}{R}=\frac{1}{16}P_0$，是原来的$\frac{1}{16}$，不符合要求。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
纯电阻电路电热计算、电功率公式应用
【点评】
本题主要考查纯电阻电路中电热与电压、电阻的关系，需熟练运用$P=\frac{U^2}{R}$分析各物理量变化对电热功率的影响，解题过程中注意控制变量法的应用，逐个分析选项是解题的关键。
【难度系数】
0.7
8. 如图甲所示是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示.该玩具的电源电压为$4.5\ \mathrm{V}$，闭合开关后，“$0.5\ \mathrm{V}\ 0.2\ \mathrm{W}$”的指示灯正常发光，线圈电阻为$0.5\ \Omega$的电动机正常工作$1\ \mathrm{s}$，则 (
A.指示灯的灯丝电阻为$0.8\ \Omega$
B.电动机产生的热量为$1.6\ \mathrm{J}$
C.电动机的额定功率为$0.08\ \mathrm{W}$
D.电路的总功率为$1.8\ \mathrm{W}$
D
)A.指示灯的灯丝电阻为$0.8\ \Omega$
B.电动机产生的热量为$1.6\ \mathrm{J}$
C.电动机的额定功率为$0.08\ \mathrm{W}$
D.电路的总功率为$1.8\ \mathrm{W}$
答案
D
解析
【分析】
本题考查串联电路的特点、电功率和焦耳定律的应用，解题思路如下：
1. 首先判断电路连接方式：电动机与指示灯串联，串联电路中电流处处相等，且指示灯正常发光时，电路电流等于指示灯的额定电流。
2. 对每个选项逐一分析：
对于选项A，利用电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$变形计算指示灯的灯丝电阻；
对于选项B，先根据$I=\frac{P}{U}$算出电路电流，再利用焦耳定律$Q=I^2Rt$计算电动机产生的热量；
对于选项C，先根据串联电路电压规律算出电动机的额定电压，再利用$P=UI$计算电动机的额定功率；
对于选项D，利用$P=UI$计算电路的总功率，判断是否正确。
【解析】
已知电源电压$U=4.5\ \mathrm{V}$，指示灯的额定电压$U_{\mathrm{灯额}}=0.5\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{灯额}}=0.2\ \mathrm{W}$，电动机线圈电阻$R_{\mathrm{机}}=0.5\ \Omega$，工作时间$t=1\ \mathrm{s}$。
1. 分析选项A：
由$P=\frac{U^2}{R}$可得，指示灯的灯丝电阻：
$R_{\mathrm{灯}}=\frac{U_{\mathrm{灯额}}^2}{P_{\mathrm{灯额}}}=\frac{(0.5\ \mathrm{V})^2}{0.2\ \mathrm{W}}=1.25\ \Omega$，故A错误。
2. 分析选项B：
指示灯正常发光，电路中的电流：
$I=\frac{P_{\mathrm{灯额}}}{U_{\mathrm{灯额}}}=\frac{0.2\ \mathrm{W}}{0.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$
电动机产生的热量：
$Q=I^2R_{\mathrm{机}}t=(0.4\ \mathrm{A})^2×0.5\ \Omega×1\ \mathrm{s}=0.08\ \mathrm{J}$，故B错误。
3. 分析选项C：
串联电路总电压等于各部分电压之和，电动机的额定电压：
$U_{\mathrm{机}}=U-U_{\mathrm{灯额}}=4.5\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$
电动机的额定功率：
$P_{\mathrm{机}}=U_{\mathrm{机}}I=4\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}=1.6\ \mathrm{W}$，故C错误。
4. 分析选项D：
电路的总功率：
$P_{\mathrm{总}}=UI=4.5\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}=1.8\ \mathrm{W}$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路的特点；电功率计算；焦耳定律
【点评】
本题需注意电动机是非纯电阻用电器，计算其功率时不能用$P=I^2R$，只能用$P=UI$，而计算其产生的热量时用焦耳定律$Q=I^2Rt$，要区分纯电阻和非纯电阻电路的不同计算方法。
【难度系数】
0.6
本题考查串联电路的特点、电功率和焦耳定律的应用，解题思路如下：
1. 首先判断电路连接方式：电动机与指示灯串联，串联电路中电流处处相等，且指示灯正常发光时，电路电流等于指示灯的额定电流。
2. 对每个选项逐一分析：
对于选项A，利用电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$变形计算指示灯的灯丝电阻；
对于选项B，先根据$I=\frac{P}{U}$算出电路电流，再利用焦耳定律$Q=I^2Rt$计算电动机产生的热量；
对于选项C，先根据串联电路电压规律算出电动机的额定电压，再利用$P=UI$计算电动机的额定功率；
对于选项D，利用$P=UI$计算电路的总功率，判断是否正确。
【解析】
已知电源电压$U=4.5\ \mathrm{V}$，指示灯的额定电压$U_{\mathrm{灯额}}=0.5\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{灯额}}=0.2\ \mathrm{W}$，电动机线圈电阻$R_{\mathrm{机}}=0.5\ \Omega$，工作时间$t=1\ \mathrm{s}$。
1. 分析选项A：
由$P=\frac{U^2}{R}$可得，指示灯的灯丝电阻：
$R_{\mathrm{灯}}=\frac{U_{\mathrm{灯额}}^2}{P_{\mathrm{灯额}}}=\frac{(0.5\ \mathrm{V})^2}{0.2\ \mathrm{W}}=1.25\ \Omega$，故A错误。
2. 分析选项B：
指示灯正常发光，电路中的电流：
$I=\frac{P_{\mathrm{灯额}}}{U_{\mathrm{灯额}}}=\frac{0.2\ \mathrm{W}}{0.5\ \mathrm{V}}=0.4\ \mathrm{A}$
电动机产生的热量：
$Q=I^2R_{\mathrm{机}}t=(0.4\ \mathrm{A})^2×0.5\ \Omega×1\ \mathrm{s}=0.08\ \mathrm{J}$，故B错误。
3. 分析选项C：
串联电路总电压等于各部分电压之和，电动机的额定电压：
$U_{\mathrm{机}}=U-U_{\mathrm{灯额}}=4.5\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$
电动机的额定功率：
$P_{\mathrm{机}}=U_{\mathrm{机}}I=4\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}=1.6\ \mathrm{W}$，故C错误。
4. 分析选项D：
电路的总功率：
$P_{\mathrm{总}}=UI=4.5\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}=1.8\ \mathrm{W}$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路的特点；电功率计算；焦耳定律
【点评】
本题需注意电动机是非纯电阻用电器，计算其功率时不能用$P=I^2R$，只能用$P=UI$，而计算其产生的热量时用焦耳定律$Q=I^2Rt$，要区分纯电阻和非纯电阻电路的不同计算方法。
【难度系数】
0.6
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水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，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水温从高到低的顺序是 (
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
C
)A.甲、乙、丙、丁
B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲
D.甲、乙、丁、丙
答案
C
解析
【分析】
要判断水温高低，需根据焦耳定律分析各电阻产生的热量多少，热量越多，水温升高越多。首先明确电路连接方式：甲、乙串联，丙、丁并联。串联电路电流相等，用$Q=I^2Rt$分析；并联电路电压相等，用$Q=\frac{U^2}{R}t$分析，再结合电阻关系比较各电阻产生的热量，进而判断水温顺序：
1. 甲、乙串联：电流相同，电阻越大，产生热量越多，因$R_2=2R_1$，故$Q_乙＞Q_甲$；
2. 丙、丁并联：电压相同，电阻越小，产生热量越多，因$R_3=R_1$、$R_4=2R_1$，故$Q_丙＞Q_丁$；
3. 对比串并联的热量：计算可知$Q_丁＞Q_乙$，最终得到热量关系$Q_丙＞Q_丁＞Q_乙＞Q_甲$，对应水温从高到低为丙、丁、乙、甲。
【解析】
根据焦耳定律，电流通过电阻产生的热量越多，水的温度升高越多，结合串并联电路特点分析如下：
1. 甲、乙的串联电路分析
串联电路中电流处处相等，即$I_甲=I_乙=I$，通电时间$t$相同。
由焦耳定律$Q=I^2Rt$，结合$R_2=2R_1$，可得：
$Q_甲=I^2R_1t$，$Q_乙=I^2R_2t=I^2·2R_1t=2Q_甲$，因此$Q_乙＞Q_甲$。
2. 丙、丁的并联电路分析
并联电路中各支路电压相等，即$U_丙=U_丁=U=10V$，通电时间$t$相同。
由焦耳定律$Q=\frac{U^2}{R}t$，结合$R_3=R_1$、$R_4=R_2=2R_1$，可得：
$Q_丙=\frac{U^2}{R_3}t=\frac{U^2}{R_1}t$，$Q_丁=\frac{U^2}{R_4}t=\frac{U^2}{2R_1}t$，因此$Q_丙＞Q_丁$。
3. 串并联热量的综合比较
串联电路总电阻$R_{串}=R_1+R_2=3R_1$，电路电流$I=\frac{U}{R_{串}}=\frac{U}{3R_1}$，则：
$Q_甲=I^2R_1t=(\frac{U}{3R_1})^2R_1t=\frac{U^2t}{9R_1}$，
$Q_乙=2Q_甲=\frac{2U^2t}{9R_1}$，
$Q_丁=\frac{U^2t}{2R_1}=\frac{4.5U^2t}{9R_1}$，显然$Q_丁＞Q_乙$。
综上，各电阻产生的热量关系为：$Q_丙＞Q_丁＞Q_乙＞Q_甲$，因此四个容器中水温从高到低的顺序是丙、丁、乙、甲。
【答案】
C
【知识点】
焦耳定律应用；串并联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律在不同电路中的应用，需根据串并联电路的电流、电压规律，选择合适的焦耳定律公式分析热量大小，关键是结合电阻关系准确推导热量的大小关系。
【难度系数】
0.6
要判断水温高低，需根据焦耳定律分析各电阻产生的热量多少，热量越多，水温升高越多。首先明确电路连接方式：甲、乙串联，丙、丁并联。串联电路电流相等，用$Q=I^2Rt$分析；并联电路电压相等，用$Q=\frac{U^2}{R}t$分析，再结合电阻关系比较各电阻产生的热量，进而判断水温顺序：
1. 甲、乙串联：电流相同，电阻越大，产生热量越多，因$R_2=2R_1$，故$Q_乙＞Q_甲$；
2. 丙、丁并联：电压相同，电阻越小，产生热量越多，因$R_3=R_1$、$R_4=2R_1$，故$Q_丙＞Q_丁$；
3. 对比串并联的热量：计算可知$Q_丁＞Q_乙$，最终得到热量关系$Q_丙＞Q_丁＞Q_乙＞Q_甲$，对应水温从高到低为丙、丁、乙、甲。
【解析】
根据焦耳定律，电流通过电阻产生的热量越多，水的温度升高越多，结合串并联电路特点分析如下：
1. 甲、乙的串联电路分析
串联电路中电流处处相等，即$I_甲=I_乙=I$，通电时间$t$相同。
由焦耳定律$Q=I^2Rt$，结合$R_2=2R_1$，可得：
$Q_甲=I^2R_1t$，$Q_乙=I^2R_2t=I^2·2R_1t=2Q_甲$，因此$Q_乙＞Q_甲$。
2. 丙、丁的并联电路分析
并联电路中各支路电压相等，即$U_丙=U_丁=U=10V$，通电时间$t$相同。
由焦耳定律$Q=\frac{U^2}{R}t$，结合$R_3=R_1$、$R_4=R_2=2R_1$，可得：
$Q_丙=\frac{U^2}{R_3}t=\frac{U^2}{R_1}t$，$Q_丁=\frac{U^2}{R_4}t=\frac{U^2}{2R_1}t$，因此$Q_丙＞Q_丁$。
3. 串并联热量的综合比较
串联电路总电阻$R_{串}=R_1+R_2=3R_1$，电路电流$I=\frac{U}{R_{串}}=\frac{U}{3R_1}$，则：
$Q_甲=I^2R_1t=(\frac{U}{3R_1})^2R_1t=\frac{U^2t}{9R_1}$，
$Q_乙=2Q_甲=\frac{2U^2t}{9R_1}$，
$Q_丁=\frac{U^2t}{2R_1}=\frac{4.5U^2t}{9R_1}$，显然$Q_丁＞Q_乙$。
综上，各电阻产生的热量关系为：$Q_丙＞Q_丁＞Q_乙＞Q_甲$，因此四个容器中水温从高到低的顺序是丙、丁、乙、甲。
【答案】
C
【知识点】
焦耳定律应用；串并联电路特点
【点评】
本题考查焦耳定律在不同电路中的应用，需根据串并联电路的电流、电压规律，选择合适的焦耳定律公式分析热量大小，关键是结合电阻关系准确推导热量的大小关系。
【难度系数】
0.6
10. 如图所示是既能吹冷风又能吹热风的某品牌电吹风.小明设计的该电吹风的简化电路图，其中最合理的是 (
D
)答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，首先明确电吹风的工作需求：需要实现“吹冷风（仅电动机工作）”和“吹热风（电动机与电热丝同时工作）”两种状态，且电热丝不能单独工作（否则无风吹拂会过热损坏）。接下来逐一分析每个选项的电路工作情况：
1. 分析选项A：当S₂闭合、S₁断开时，电热丝与电动机串联，两者同时工作；当S₁、S₂都闭合时，电动机被短路，只有电热丝工作。该电路无法实现仅电动机工作的冷风模式，且电热丝可单独工作，不符合要求。
2. 分析选项B：开关S闭合时，电动机与电热丝并联，两者同时工作；开关断开时，电路断路。该电路只有热风模式，无冷风模式，不符合需求。
3. 分析选项C：当S₁闭合、S₂断开时，只有电热丝工作，此时无风吹拂，电热丝会过热损坏，存在安全隐患，不符合要求。
4. 分析选项D：当S₁闭合、S₂断开时，只有电动机工作，吹冷风；当S₁、S₂都闭合时，电动机与电热丝并联，同时工作，吹热风；且电热丝无法单独工作，完全符合电吹风的工作需求。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：S₂闭合、S₁断开时，电热丝与电动机串联，同时工作；S₁、S₂都闭合时，电动机被短路，仅电热丝工作。无法实现单独吹冷风，且电热丝可单独工作，不合理。
选项B：开关闭合时，电动机与电热丝并联同时工作；开关断开时电路断路。只有热风模式，无冷风模式，不合理。
选项C：S₁闭合、S₂断开时，仅电热丝工作，无风吹拂会导致电热丝过热损坏，存在安全隐患，不合理。
选项D：S₁闭合、S₂断开时，只有电动机工作，吹冷风；S₁、S₂均闭合时，电动机与电热丝并联，同时工作，吹热风；且电热丝无法单独工作，符合电吹风的工作要求，合理。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路特点、电路设计
【点评】
本题结合生活中的电吹风，考查串并联电路的设计与应用，重点在于理解用电器的工作需求，结合电路的通断情况分析不同工作状态，同时要考虑用电安全（电热丝不能单独工作）。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先明确电吹风的工作需求：需要实现“吹冷风（仅电动机工作）”和“吹热风（电动机与电热丝同时工作）”两种状态，且电热丝不能单独工作（否则无风吹拂会过热损坏）。接下来逐一分析每个选项的电路工作情况：
1. 分析选项A：当S₂闭合、S₁断开时，电热丝与电动机串联，两者同时工作；当S₁、S₂都闭合时，电动机被短路，只有电热丝工作。该电路无法实现仅电动机工作的冷风模式，且电热丝可单独工作，不符合要求。
2. 分析选项B：开关S闭合时，电动机与电热丝并联，两者同时工作；开关断开时，电路断路。该电路只有热风模式，无冷风模式，不符合需求。
3. 分析选项C：当S₁闭合、S₂断开时，只有电热丝工作，此时无风吹拂，电热丝会过热损坏，存在安全隐患，不符合要求。
4. 分析选项D：当S₁闭合、S₂断开时，只有电动机工作，吹冷风；当S₁、S₂都闭合时，电动机与电热丝并联，同时工作，吹热风；且电热丝无法单独工作，完全符合电吹风的工作需求。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：S₂闭合、S₁断开时，电热丝与电动机串联，同时工作；S₁、S₂都闭合时，电动机被短路，仅电热丝工作。无法实现单独吹冷风，且电热丝可单独工作，不合理。
选项B：开关闭合时，电动机与电热丝并联同时工作；开关断开时电路断路。只有热风模式，无冷风模式，不合理。
选项C：S₁闭合、S₂断开时，仅电热丝工作，无风吹拂会导致电热丝过热损坏，存在安全隐患，不合理。
选项D：S₁闭合、S₂断开时，只有电动机工作，吹冷风；S₁、S₂均闭合时，电动机与电热丝并联，同时工作，吹热风；且电热丝无法单独工作，符合电吹风的工作要求，合理。
【答案】
D
【知识点】
串并联电路特点、电路设计
【点评】
本题结合生活中的电吹风，考查串并联电路的设计与应用，重点在于理解用电器的工作需求，结合电路的通断情况分析不同工作状态，同时要考虑用电安全（电热丝不能单独工作）。
【难度系数】
0.6
