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1. (2024·六安金安区期末)小远同学利用如图所示装置完成“电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关”的探究实验。
(1)通电后观察甲、乙两个实验装置,可以得出结论在电流和通电时间相同时,
(2)若要探究电流对电热的影响,应选择观察
(3)通电相同时间,与
(1)通电后观察甲、乙两个实验装置,可以得出结论在电流和通电时间相同时,
电阻
越大,产生热量越多。(2)若要探究电流对电热的影响,应选择观察
甲、丙
两个实验装置。(3)通电相同时间,与
丙
（填“甲”“乙”或“丙”）密闭容器相连的U形管两端液面高度差最小。答案
1.(1)电阻 (2)甲、丙 (3)丙
解析:(1)甲、乙容器里的电阻串联,由串联电路电流特点可知通过甲、乙两容器中电阻的电流相等,乙图U形管的液面高度差大于甲图,则乙容器内电阻产生的热量多,所以通电后观察甲、乙两个实验装置,可以得出结论:在电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。
(2)由于丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器里的电阻串联,由并联电路的电流特点可知通过甲、乙的电流大于通过丙的电流,甲和丙的电阻阻值相等,所以探究电流对电热的影响,应选择观察甲、丙两个实验装置。
(3)根据焦耳定律 $Q = I^2Rt$ 可知,通电相同时间时,电流越小,电阻越小,电流通过导体产生的热量越少,所以与丙密闭容器相连的 U 形管两端液面高度差最小。
解析:(1)甲、乙容器里的电阻串联,由串联电路电流特点可知通过甲、乙两容器中电阻的电流相等,乙图U形管的液面高度差大于甲图,则乙容器内电阻产生的热量多,所以通电后观察甲、乙两个实验装置,可以得出结论:在电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。
(2)由于丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器里的电阻串联,由并联电路的电流特点可知通过甲、乙的电流大于通过丙的电流,甲和丙的电阻阻值相等,所以探究电流对电热的影响,应选择观察甲、丙两个实验装置。
(3)根据焦耳定律 $Q = I^2Rt$ 可知,通电相同时间时,电流越小,电阻越小,电流通过导体产生的热量越少,所以与丙密闭容器相连的 U 形管两端液面高度差最小。
解析
【分析】
本题考查探究电流产生热量的影响因素实验，需结合控制变量法和焦耳定律$Q=I^2Rt$分析：探究电热与电阻的关系时，控制电流和通电时间相同；探究电热与电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；再根据各装置的电阻连接方式，判断电流、电阻的变量情况，进而分析热量多少。
【解析】
(1) 甲、乙装置中，5Ω和10Ω的电阻串联，串联电路电流处处相等，因此通过两电阻的电流$I$相同，通电时间$t$也相同。乙装置的U形管液面高度差更大，说明乙中电阻产生的热量更多，因此结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。
(2) 探究电流对电热的影响时，需控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。甲、丙装置中，电阻均为5Ω；丙的电阻与容器外的5Ω电阻并联后，再与甲的电阻串联，根据并联电路电流特点，通过丙的电流小于通过甲的电流，满足“电阻相同、通电时间相同、电流不同”的条件，因此应选择甲、丙两个装置。
(3) 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，设通过甲的电流为$I$，通电时间为$t$：
甲的热量：$Q_甲=I^2×5Ω×t$
乙的热量：$Q_乙=I^2×10Ω×t$
丙的电流为$\frac{I}{2}$，热量：$Q_丙=(\frac{I}{2})^2×5Ω×t=\frac{I^2}{4}×5Ω×t$
比较可知$Q_丙$最小，因此与丙密闭容器相连的U形管两端液面高度差最小。
【答案】
(1)电阻 (2)甲、丙 (3)丙
【知识点】
焦耳定律、电热影响因素、控制变量法
【点评】
本题是焦耳定律实验的典型题，核心考查控制变量法的应用，需准确分析各装置的电流、电阻关系，结合焦耳定律判断热量多少，属于中等难度的实验题，学生掌握控制变量法和焦耳定律即可解答。
【难度系数】
0.5
本题考查探究电流产生热量的影响因素实验，需结合控制变量法和焦耳定律$Q=I^2Rt$分析：探究电热与电阻的关系时，控制电流和通电时间相同；探究电热与电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；再根据各装置的电阻连接方式，判断电流、电阻的变量情况，进而分析热量多少。
【解析】
(1) 甲、乙装置中，5Ω和10Ω的电阻串联，串联电路电流处处相等，因此通过两电阻的电流$I$相同，通电时间$t$也相同。乙装置的U形管液面高度差更大，说明乙中电阻产生的热量更多，因此结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。
(2) 探究电流对电热的影响时，需控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。甲、丙装置中，电阻均为5Ω；丙的电阻与容器外的5Ω电阻并联后，再与甲的电阻串联，根据并联电路电流特点，通过丙的电流小于通过甲的电流，满足“电阻相同、通电时间相同、电流不同”的条件，因此应选择甲、丙两个装置。
(3) 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，设通过甲的电流为$I$，通电时间为$t$：
甲的热量：$Q_甲=I^2×5Ω×t$
乙的热量：$Q_乙=I^2×10Ω×t$
丙的电流为$\frac{I}{2}$，热量：$Q_丙=(\frac{I}{2})^2×5Ω×t=\frac{I^2}{4}×5Ω×t$
比较可知$Q_丙$最小，因此与丙密闭容器相连的U形管两端液面高度差最小。
【答案】
(1)电阻 (2)甲、丙 (3)丙
【知识点】
焦耳定律、电热影响因素、控制变量法
【点评】
本题是焦耳定律实验的典型题，核心考查控制变量法的应用，需准确分析各装置的电流、电阻关系，结合焦耳定律判断热量多少，属于中等难度的实验题，学生掌握控制变量法和焦耳定律即可解答。
【难度系数】
0.5
2. (2025·安徽中考)图示电路中，电源电压保持不变，$R_1$、$R_2$均为定值电阻，其中$R_1=10\ \Omega$。闭合开关S，电流表的示数为0.20 A，通电10 s整个电路共产生6 J的热量，则电阻$R_2$产生的热量为
2
J。答案
2.2
解析:由图可知,$R_1$与$R_2$并联,电流表测$R_1$的电流,电阻$R_1$产生的热量:$Q_1 = I^2R_1t = (0.2\ \mathrm{A})^2 × 10\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{J}$,
已知通电 10 s 整个电路共产生的热量:$Q=6\ \mathrm{J}$,
则电阻$R_2$产生的热量:$Q_2 = Q-Q_1 = 6\ \mathrm{J}-4\ \mathrm{J} = 2\ \mathrm{J}$。
解析:由图可知,$R_1$与$R_2$并联,电流表测$R_1$的电流,电阻$R_1$产生的热量:$Q_1 = I^2R_1t = (0.2\ \mathrm{A})^2 × 10\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{J}$,
已知通电 10 s 整个电路共产生的热量:$Q=6\ \mathrm{J}$,
则电阻$R_2$产生的热量:$Q_2 = Q-Q_1 = 6\ \mathrm{J}-4\ \mathrm{J} = 2\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】首先观察电路结构，确定$R_1$与$R_2$为并联连接，电流表测量通过$R_1$的电流。由于并联电路中总热量等于各支路电阻产生热量之和，因此先利用焦耳定律计算$R_1$产生的热量，再用总热量减去$R_1$的热量，即可得到$R_2$产生的热量。
【解析】
1. 由电路图可知，$R_1$与$R_2$并联，电流表测通过$R_1$的电流$I_1=0.20\ \mathrm{A}$。
2. 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，计算$R_1$产生的热量：
$Q_1 = I_1^2 R_1 t = (0.20\ \mathrm{A})^2 × 10\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{J}$。
3. 已知通电10 s整个电路产生的总热量$Q=6\ \mathrm{J}$，因为并联电路总热量等于各支路热量之和，所以$R_2$产生的热量：
$Q_2 = Q - Q_1 = 6\ \mathrm{J} - 4\ \mathrm{J} = 2\ \mathrm{J}$。
【答案】2
【知识点】并联电路、焦耳定律、电热计算
【点评】本题结合并联电路特点考查焦耳定律的应用，核心是明确总热量与各支路热量的关系，属于基础电热计算题型，难度较低。
【难度系数】0.3
【解析】
1. 由电路图可知，$R_1$与$R_2$并联，电流表测通过$R_1$的电流$I_1=0.20\ \mathrm{A}$。
2. 根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，计算$R_1$产生的热量：
$Q_1 = I_1^2 R_1 t = (0.20\ \mathrm{A})^2 × 10\ \Omega × 10\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{J}$。
3. 已知通电10 s整个电路产生的总热量$Q=6\ \mathrm{J}$，因为并联电路总热量等于各支路热量之和，所以$R_2$产生的热量：
$Q_2 = Q - Q_1 = 6\ \mathrm{J} - 4\ \mathrm{J} = 2\ \mathrm{J}$。
【答案】2
【知识点】并联电路、焦耳定律、电热计算
【点评】本题结合并联电路特点考查焦耳定律的应用，核心是明确总热量与各支路热量的关系，属于基础电热计算题型，难度较低。
【难度系数】0.3
3. (2024·赤峰中考)电饭煲是常用的家用电器,它是利用电流的
热
效应工作的。某品牌电饭煲有“加热”和“保温”两挡功能,简化电路如图,$R_1=242\ \Omega,R_2=60.5\ \Omega$。当该电饭煲处于“加热”挡工作10 min,其消耗的电能是$6×10^5$
J。答案
3.热 $6×10^5$
解析:电饭煲工作时将电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的。由图得,当两开关均闭合时,两电阻并联,电路电阻小,电功率大,为加热挡;当只闭合$\mathrm{S}_1$,只有电阻$R_1$工作,电路电阻大,电功率小,为保温挡。当该电饭煲处于“加热”挡工作 10 min,其消耗的电能是 $W = Pt = (\dfrac{U^2}{R_1}+\dfrac{U^2}{R_2})t = [\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{242\ \Omega}+\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{60.5\ \Omega}] × 10×60\ \mathrm{s} = 6×10^5\ \mathrm{J}$。
解析:电饭煲工作时将电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的。由图得,当两开关均闭合时,两电阻并联,电路电阻小,电功率大,为加热挡;当只闭合$\mathrm{S}_1$,只有电阻$R_1$工作,电路电阻大,电功率小,为保温挡。当该电饭煲处于“加热”挡工作 10 min,其消耗的电能是 $W = Pt = (\dfrac{U^2}{R_1}+\dfrac{U^2}{R_2})t = [\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{242\ \Omega}+\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{60.5\ \Omega}] × 10×60\ \mathrm{s} = 6×10^5\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
首先，电饭煲工作时将电能转化为内能，据此判断其利用电流的热效应工作；接着分析电路：当开关S₁、S₂都闭合时，R₁与R₂并联，电路总电阻最小，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，因此此时为加热挡；只闭合S₁时，只有R₁接入电路，电功率较小，为保温挡。计算加热挡消耗的电能时，需先求出R₁、R₂的功率，再得到总功率，最后结合时间计算电能，注意时间单位换算为秒。
【解析】
1. 电饭煲工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故第一空填“热”。
2. 当电饭煲处于“加热”挡时，S₁、S₂均闭合，R₁与R₂并联，电源电压$U=220\ \mathrm{V}$。
计算$R_1$的功率：$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{242\ \Omega}=200\ \mathrm{W}$；
计算$R_2$的功率：$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{60.5\ \Omega}=800\ \mathrm{W}$；
加热挡总功率：$P=P_1+P_2=200\ \mathrm{W}+800\ \mathrm{W}=1000\ \mathrm{W}$；
工作时间$t=10\ \mathrm{min}=10×60\ \mathrm{s}=600\ \mathrm{s}$；
消耗的电能：$W=Pt=1000\ \mathrm{W}×600\ \mathrm{s}=6×10^5\ \mathrm{J}$，故第二空填“$6×10^5$”。
【答案】
热；$6×10^5$
【知识点】
电流的热效应、电功率计算、电能计算
【点评】
本题以电饭煲的电路为载体，考查电流热效应的应用及电功率、电能的计算，核心是正确分析加热挡的电路连接方式，属于中考常见的基础题型，注重物理知识与生活实际的结合。
【难度系数】
0.6
首先，电饭煲工作时将电能转化为内能，据此判断其利用电流的热效应工作；接着分析电路：当开关S₁、S₂都闭合时，R₁与R₂并联，电路总电阻最小，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，因此此时为加热挡；只闭合S₁时，只有R₁接入电路，电功率较小，为保温挡。计算加热挡消耗的电能时，需先求出R₁、R₂的功率，再得到总功率，最后结合时间计算电能，注意时间单位换算为秒。
【解析】
1. 电饭煲工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故第一空填“热”。
2. 当电饭煲处于“加热”挡时，S₁、S₂均闭合，R₁与R₂并联，电源电压$U=220\ \mathrm{V}$。
计算$R_1$的功率：$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{242\ \Omega}=200\ \mathrm{W}$；
计算$R_2$的功率：$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{60.5\ \Omega}=800\ \mathrm{W}$；
加热挡总功率：$P=P_1+P_2=200\ \mathrm{W}+800\ \mathrm{W}=1000\ \mathrm{W}$；
工作时间$t=10\ \mathrm{min}=10×60\ \mathrm{s}=600\ \mathrm{s}$；
消耗的电能：$W=Pt=1000\ \mathrm{W}×600\ \mathrm{s}=6×10^5\ \mathrm{J}$，故第二空填“$6×10^5$”。
【答案】
热；$6×10^5$
【知识点】
电流的热效应、电功率计算、电能计算
【点评】
本题以电饭煲的电路为载体，考查电流热效应的应用及电功率、电能的计算，核心是正确分析加热挡的电路连接方式，属于中考常见的基础题型，注重物理知识与生活实际的结合。
【难度系数】
0.6
4. (2025·盐城中考)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,但连接电炉的导线却不怎么热。电路中,通过导线与电阻丝的电流
相等
,而导线电阻远小于
电阻丝电阻,使导线在相同时间内产生的热量很小
。答案
4.相等 小于 小
解析:电路中的电阻丝和导线串联,电流相等,但是导线的电阻远远小于电阻丝的电阻,根据焦耳定律 $Q=I^2Rt$ 可知:在通电时间一定时,导线产生的热量小于电阻丝产生的热量。
解析:电路中的电阻丝和导线串联,电流相等,但是导线的电阻远远小于电阻丝的电阻,根据焦耳定律 $Q=I^2Rt$ 可知:在通电时间一定时,导线产生的热量小于电阻丝产生的热量。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合串联电路的电流特点和焦耳定律分析：首先确定导线与电阻丝的连接方式，再根据串联电路电流规律判断电流关系；接着利用焦耳定律分析热量与电阻的关系，进而得出导线不怎么热的原因。
【解析】
导线与电阻丝串联在电路中，根据串联电路的电流规律：串联电路中各处电流相等，因此通过导线与电阻丝的电流相等；根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流$I$和通电时间$t$相同的情况下，电阻$R$越小，产生的热量$Q$越少。由于导线电阻远小于电阻丝电阻，所以导线在相同时间内产生的热量很小，因此导线不怎么热。
【答案】
相等 小于 小
【知识点】
串联电路电流特点、焦耳定律
【点评】
本题结合生活中常见的电炉现象，考查串联电路电流规律和焦耳定律的应用，将物理知识与生活实际结合，难度适中，能帮助学生巩固基础知识点的应用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需结合串联电路的电流特点和焦耳定律分析：首先确定导线与电阻丝的连接方式，再根据串联电路电流规律判断电流关系；接着利用焦耳定律分析热量与电阻的关系，进而得出导线不怎么热的原因。
【解析】
导线与电阻丝串联在电路中，根据串联电路的电流规律：串联电路中各处电流相等，因此通过导线与电阻丝的电流相等；根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，在电流$I$和通电时间$t$相同的情况下，电阻$R$越小，产生的热量$Q$越少。由于导线电阻远小于电阻丝电阻，所以导线在相同时间内产生的热量很小，因此导线不怎么热。
【答案】
相等 小于 小
【知识点】
串联电路电流特点、焦耳定律
【点评】
本题结合生活中常见的电炉现象，考查串联电路电流规律和焦耳定律的应用，将物理知识与生活实际结合，难度适中，能帮助学生巩固基础知识点的应用。
【难度系数】
0.7
5. (2025·北京中考)下列用电器中，利用电流热效应工作的是 (
A.电热水壶
B.吸尘器
C.电冰箱
D.电视机
A
)A.电热水壶
B.吸尘器
C.电冰箱
D.电视机
答案
5. A
解析:电热水壶是利用电流的热效应来工作的,选项 A 符合题意;吸尘器中的电动机主要把电能转化为机械能,选项 B 不符合题意;电冰箱是一种制冷电器,不是利用电流的热效应,选项 C 不符合题意;电视机主要把电能转化为声能和光能,选项 D 不符合题意。
解析:电热水壶是利用电流的热效应来工作的,选项 A 符合题意;吸尘器中的电动机主要把电能转化为机械能,选项 B 不符合题意;电冰箱是一种制冷电器,不是利用电流的热效应,选项 C 不符合题意;电视机主要把电能转化为声能和光能,选项 D 不符合题意。
解析
【分析】首先明确电流热效应的定义：电流通过导体时，电能转化为内能的现象即为电流的热效应。解题时需分析每个选项中用电器的能量转化情况，判断是否将电能主要转化为内能，以此确定是否利用电流热效应工作。
【解析】电流的热效应是指电流通过导体时电能转化为内能的过程。A选项电热水壶工作时，将电能主要转化为内能，用于加热水，是利用电流热效应工作的，符合题意；B选项吸尘器工作时，主要依靠电动机将电能转化为机械能，并非利用电流热效应，不符合题意；C选项电冰箱是制冷电器，工作时主要将电能转化为机械能和少量内能，不利用电流热效应，不符合题意；D选项电视机工作时，主要将电能转化为声能和光能，不利用电流热效应，不符合题意。
【答案】A
【知识点】电流的热效应、用电器的能量转化
【点评】本题考查电流热效应的应用，属于初中物理基础知识点，要求学生掌握常见用电器的能量转化形式，难度较低，是中考中的基础送分题。
【难度系数】0.8
【解析】电流的热效应是指电流通过导体时电能转化为内能的过程。A选项电热水壶工作时，将电能主要转化为内能，用于加热水，是利用电流热效应工作的，符合题意；B选项吸尘器工作时，主要依靠电动机将电能转化为机械能，并非利用电流热效应，不符合题意；C选项电冰箱是制冷电器，工作时主要将电能转化为机械能和少量内能，不利用电流热效应，不符合题意；D选项电视机工作时，主要将电能转化为声能和光能，不利用电流热效应，不符合题意。
【答案】A
【知识点】电流的热效应、用电器的能量转化
【点评】本题考查电流热效应的应用，属于初中物理基础知识点，要求学生掌握常见用电器的能量转化形式，难度较低，是中考中的基础送分题。
【难度系数】0.8
6. 核心素养 物理概念 将一个电动机与一根电热丝串联后接到电源上,若电动机线圈的电阻与电热丝的电阻相等,闭合开关后电动机正常转动。则:①通过电动机的电流等于通过电热丝中的电流;②电动机两端的电压等于电热丝两端的电压;③相同时间内电动机消耗的电能等于电热丝消耗的电能;④相同时间内电流通过电动机线圈产生的热量等于电热丝产生的热量。以上判断正确的是 (
A.①②③④
B.①④
C.①②③
D.①②④
B
)A.①②③④
B.①④
C.①②③
D.①②④
答案
6. B
解析:电动机与电热丝串联,电流一定相等,故①正确;电动机是非纯电阻元件,电动机两端电压不等于电热丝两端的电压,故②错误;电动机是非纯电阻电路,电动机做的功 $W=Pt=UIt≠ I^2Rt$,电热丝产生的热量 $W=Q=I^2Rt$,故③错误;由焦耳定律 $Q=I^2Rt$,电动机线圈的电阻和电阻丝的电阻相等,相同时间内产生的热量相同,故④正确。故 B 正确,ACD 错误。故选 B。
解析:电动机与电热丝串联,电流一定相等,故①正确;电动机是非纯电阻元件,电动机两端电压不等于电热丝两端的电压,故②错误;电动机是非纯电阻电路,电动机做的功 $W=Pt=UIt≠ I^2Rt$,电热丝产生的热量 $W=Q=I^2Rt$,故③错误;由焦耳定律 $Q=I^2Rt$,电动机线圈的电阻和电阻丝的电阻相等,相同时间内产生的热量相同,故④正确。故 B 正确,ACD 错误。故选 B。
解析
【分析】首先回忆串联电路的电流特点：串联电路中各处电流相等，据此判断①；电动机是非纯电阻用电器，工作时电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能，而电热丝是纯电阻用电器，电能全部转化为内能，结合电功、电热的计算分析②③④：①串联电流相等，正确；②电动机两端电压大于电热丝两端电压，错误；③电动机消耗电能更多，错误；④根据焦耳定律，两者产生热量相等，正确，故正确的是①④。
【解析】1. 串联电路电流特点：电动机与电热丝串联，根据串联电路电流处处相等，可知通过两者的电流相等，故①正确；2. 电压分析：电动机是非纯电阻用电器，其两端电压 $ U_M = IR + \frac{W_{机械}}{It} $（R为电动机线圈电阻），电热丝是纯电阻用电器，两端电压 $ U_R = IR $，因此 $ U_M ＞ U_R $，故②错误；3. 电能分析：电动机消耗的电能 $ W_M = U_M It $，电热丝消耗的电能全部转化为内能，即 $ W_R = I^2 R t $，由于 $ U_M ＞ IR $，所以 $ W_M ＞ W_R $，故③错误；4. 热量分析：根据焦耳定律 $ Q = I^2 R t $，电动机线圈电阻与电热丝电阻相等，电流I相同，时间t相同，因此两者产生的热量相等，故④正确。综上，正确的是①④，对应选项B。
【答案】B
【知识点】串联电路电流特点、纯电阻与非纯电阻电路、焦耳定律
【点评】本题考查串联电路规律及非纯电阻用电器的电功、电热计算，核心是区分纯电阻（电能全转化为内能）和非纯电阻（电能部分转化为机械能）的差异，需准确理解电功与电热的关系，避免公式混淆。
【难度系数】0.5
【解析】1. 串联电路电流特点：电动机与电热丝串联，根据串联电路电流处处相等，可知通过两者的电流相等，故①正确；2. 电压分析：电动机是非纯电阻用电器，其两端电压 $ U_M = IR + \frac{W_{机械}}{It} $（R为电动机线圈电阻），电热丝是纯电阻用电器，两端电压 $ U_R = IR $，因此 $ U_M ＞ U_R $，故②错误；3. 电能分析：电动机消耗的电能 $ W_M = U_M It $，电热丝消耗的电能全部转化为内能，即 $ W_R = I^2 R t $，由于 $ U_M ＞ IR $，所以 $ W_M ＞ W_R $，故③错误；4. 热量分析：根据焦耳定律 $ Q = I^2 R t $，电动机线圈电阻与电热丝电阻相等，电流I相同，时间t相同，因此两者产生的热量相等，故④正确。综上，正确的是①④，对应选项B。
【答案】B
【知识点】串联电路电流特点、纯电阻与非纯电阻电路、焦耳定律
【点评】本题考查串联电路规律及非纯电阻用电器的电功、电热计算，核心是区分纯电阻（电能全转化为内能）和非纯电阻（电能部分转化为机械能）的差异，需准确理解电功与电热的关系，避免公式混淆。
【难度系数】0.5
7. 新素材 创新装置（2024·合肥巢湖市期末）如图所示，用一根铅笔芯连接电池的正、负极，将火柴头接触铅笔芯，一段时间后火柴竟然被点燃了，为了更快地点燃火柴，可换用更
粗
（填“粗”或“细”）的铅笔芯。答案
7. 粗
解析:电源电压不变,根据 $Q=I^2Rt=\dfrac{U^2}{R}t$ 可知,为了更快地点燃火柴,可以减小铅笔芯的电阻,从而产生更多的热量,所以可换用更粗的铅笔芯。
解析:电源电压不变,根据 $Q=I^2Rt=\dfrac{U^2}{R}t$ 可知,为了更快地点燃火柴,可以减小铅笔芯的电阻,从而产生更多的热量,所以可换用更粗的铅笔芯。
解析
【分析】本题需结合焦耳定律和电阻的影响因素分析：铅笔芯接入电路时，电流通过会产生热量使火柴点燃，要更快点燃火柴，需让铅笔芯在相同时间内产生更多热量。电源电压不变，根据焦耳定律公式，结合铅笔芯电阻与横截面积的关系，即可判断应选粗还是细的铅笔芯。
【解析】电源电压U不变，根据焦耳定律，相同时间t内导体产生的热量公式为$Q=\frac{U^2}{R}t$。要更快点燃火柴，需增大相同时间内产生的热量Q，因此需要减小铅笔芯的电阻R。对于同种材料的铅笔芯，横截面积越大（铅笔芯越粗），电阻越小，所以应换用更粗的铅笔芯。
【答案】粗
【知识点】焦耳定律、电阻的影响因素
【点评】本题将物理知识与生活中的创新小实验结合，考查学生对焦耳定律和电阻影响因素的应用能力，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】电源电压U不变，根据焦耳定律，相同时间t内导体产生的热量公式为$Q=\frac{U^2}{R}t$。要更快点燃火柴，需增大相同时间内产生的热量Q，因此需要减小铅笔芯的电阻R。对于同种材料的铅笔芯，横截面积越大（铅笔芯越粗），电阻越小，所以应换用更粗的铅笔芯。
【答案】粗
【知识点】焦耳定律、电阻的影响因素
【点评】本题将物理知识与生活中的创新小实验结合，考查学生对焦耳定律和电阻影响因素的应用能力，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
