16. 如图所示为电饭锅的电路图,S 是温控开关,$R_1$、$R_2$ 是电阻丝。通过闭合或断开开关 S,可选择电饭锅处于“加热”或“保温”状态。若 $R_1 : R_2 = 1 : 35$,电饭锅“加热”时的总功率为 $P_1$,“保温”时的总功率为 $P_2$,则 $P_1 : P_2$ 为()。

A.36 : 1
B.35 : 1
C.36 : 35
D.35 : 36
A.36 : 1
B.35 : 1
C.36 : 35
D.35 : 36
答案:A
解析:
【分析】
首先,根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$(电源电压$U$不变时,功率与电阻成反比),判断电饭锅的工作状态:开关$S$闭合时,$R_2$被短路,电路中只有$R_1$,总电阻最小,功率最大,为“加热”状态;开关$S$断开时,$R_1$与$R_2$串联,总电阻最大,功率最小,为“保温”状态。
接下来,结合$R_1:R_2=1:35$的比例关系,设出电阻值,分别计算两种状态的总功率,最后求出功率比。
【解析】
设$R_1 = R$,由$R_1:R_2=1:35$可得$R_2 = 35R$。
1. 加热状态(开关$S$闭合):
此时$R_2$被短路,电路总电阻$R_{加}=R_1=R$,根据$P=\frac{U^2}{R}$,加热功率$P_1=\frac{U^2}{R}$。
2. 保温状态(开关$S$断开):
此时$R_1$与$R_2$串联,电路总电阻$R_{保}=R_1+R_2=R+35R=36R$,保温功率$P_2=\frac{U^2}{36R}$。
3. 计算功率比:
$\frac{P_1}{P_2}=\frac{\frac{U^2}{R}}{\frac{U^2}{36R}}=\frac{36}{1}$,即$P_1:P_2=36:1$。
【答案】
A
【知识点】
电功率的计算;串并联电路电阻规律;电功率与电阻的关系
【点评】
本题考查电功率在电热器电路中的应用,核心是利用“电压不变时,电功率与电阻成反比”的规律,关键是准确判断开关通断对应的工作状态,理清电路的连接方式,是电热器类的典型题型,需要熟练掌握串并联电路特点和电功率公式的应用。
【难度系数】
0.6
首先,根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$(电源电压$U$不变时,功率与电阻成反比),判断电饭锅的工作状态:开关$S$闭合时,$R_2$被短路,电路中只有$R_1$,总电阻最小,功率最大,为“加热”状态;开关$S$断开时,$R_1$与$R_2$串联,总电阻最大,功率最小,为“保温”状态。
接下来,结合$R_1:R_2=1:35$的比例关系,设出电阻值,分别计算两种状态的总功率,最后求出功率比。
【解析】
设$R_1 = R$,由$R_1:R_2=1:35$可得$R_2 = 35R$。
1. 加热状态(开关$S$闭合):
此时$R_2$被短路,电路总电阻$R_{加}=R_1=R$,根据$P=\frac{U^2}{R}$,加热功率$P_1=\frac{U^2}{R}$。
2. 保温状态(开关$S$断开):
此时$R_1$与$R_2$串联,电路总电阻$R_{保}=R_1+R_2=R+35R=36R$,保温功率$P_2=\frac{U^2}{36R}$。
3. 计算功率比:
$\frac{P_1}{P_2}=\frac{\frac{U^2}{R}}{\frac{U^2}{36R}}=\frac{36}{1}$,即$P_1:P_2=36:1$。
【答案】
A
【知识点】
电功率的计算;串并联电路电阻规律;电功率与电阻的关系
【点评】
本题考查电功率在电热器电路中的应用,核心是利用“电压不变时,电功率与电阻成反比”的规律,关键是准确判断开关通断对应的工作状态,理清电路的连接方式,是电热器类的典型题型,需要熟练掌握串并联电路特点和电功率公式的应用。
【难度系数】
0.6
17. 如图(a)所示,甲、乙两个相同的烧杯内装有等质量的水,分别放入加热器1和加热器2进行加热,不计热量损失,得到甲、乙烧杯中水的温度随时间变化的关系图像如图(b)所示。下列说法中正确的是()。

A.$R_1 > R_2, I_1 = I_2$
B.$R_1 > R_2, I_1 < I_2$
C.$R_1 < R_2, I_1 = I_2$
D.$R_1 < R_2, I_1 > I_2$
A.$R_1 > R_2, I_1 = I_2$
B.$R_1 > R_2, I_1 < I_2$
C.$R_1 < R_2, I_1 = I_2$
D.$R_1 < R_2, I_1 > I_2$
答案:D
解析:
【分析】
首先,观察装置图可知两个加热器并联在220V电路中,二者两端电压相等。再看温度变化图像,相同时间内甲烧杯中水的温度升高更快,根据$ Q=cm\Delta t $,水的质量、比热容相同,温度变化量越大,吸收热量越多,说明加热器1放出的热量更多,不计热量损失时电流做功全部转化为热量,即$ W=Q $。
接下来,根据电功公式$ W=\frac{U^2}{R}t $,在电压和时间相同的情况下,电功越大,电阻越小,可得出$ R_1 < R_2 $;再根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,电压相同,电阻越小电流越大,进而得出电流的大小关系,最终判断正确选项。
【解析】
1. 电路连接分析:由图(a)可知,两个加热器并联在220V电源两端,因此$ U_1 = U_2 = 220V $。
2. 热量与电功分析:由图(b)可知,相同时间内甲烧杯中水的温度升高幅度更大。根据吸热公式$ Q_{吸}=cm\Delta t $,水的质量$ m $、比热容$ c $相同,温度变化量$ \Delta t $越大,吸收的热量$ Q_{吸} $越多。由于不计热量损失,电流做功全部转化为水的内能,即$ W = Q_{吸} $,因此相同时间内$ W_1 > W_2 $。
3. 电阻大小比较:根据电功公式$ W=\frac{U^2}{R}t $,变形得$ R=\frac{U^2 t}{W} $。因为$ U $、$ t $相同,$ W_1 > W_2 $,所以$ R_1 < R_2 $。
4. 电流大小比较:根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,$ U $相同,$ R_1 < R_2 $,因此$ I_1 > I_2 $。
综上,正确选项为D。
【答案】
D
【知识点】
并联电路特点、电功与电热、欧姆定律
【点评】
本题结合图像综合考查电学与热学的综合应用,需要将吸热公式、电功公式、欧姆定律结合起来分析,关键是通过水的温度变化判断加热器产生热量的多少,进而推导电阻和电流的大小关系,注重对知识综合应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
首先,观察装置图可知两个加热器并联在220V电路中,二者两端电压相等。再看温度变化图像,相同时间内甲烧杯中水的温度升高更快,根据$ Q=cm\Delta t $,水的质量、比热容相同,温度变化量越大,吸收热量越多,说明加热器1放出的热量更多,不计热量损失时电流做功全部转化为热量,即$ W=Q $。
接下来,根据电功公式$ W=\frac{U^2}{R}t $,在电压和时间相同的情况下,电功越大,电阻越小,可得出$ R_1 < R_2 $;再根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,电压相同,电阻越小电流越大,进而得出电流的大小关系,最终判断正确选项。
【解析】
1. 电路连接分析:由图(a)可知,两个加热器并联在220V电源两端,因此$ U_1 = U_2 = 220V $。
2. 热量与电功分析:由图(b)可知,相同时间内甲烧杯中水的温度升高幅度更大。根据吸热公式$ Q_{吸}=cm\Delta t $,水的质量$ m $、比热容$ c $相同,温度变化量$ \Delta t $越大,吸收的热量$ Q_{吸} $越多。由于不计热量损失,电流做功全部转化为水的内能,即$ W = Q_{吸} $,因此相同时间内$ W_1 > W_2 $。
3. 电阻大小比较:根据电功公式$ W=\frac{U^2}{R}t $,变形得$ R=\frac{U^2 t}{W} $。因为$ U $、$ t $相同,$ W_1 > W_2 $,所以$ R_1 < R_2 $。
4. 电流大小比较:根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,$ U $相同,$ R_1 < R_2 $,因此$ I_1 > I_2 $。
综上,正确选项为D。
【答案】
D
【知识点】
并联电路特点、电功与电热、欧姆定律
【点评】
本题结合图像综合考查电学与热学的综合应用,需要将吸热公式、电功公式、欧姆定律结合起来分析,关键是通过水的温度变化判断加热器产生热量的多少,进而推导电阻和电流的大小关系,注重对知识综合应用能力的考查。
【难度系数】
0.6