“围炉煮茶”是近年人们喜爱的“国风”休闲方式之一，其中最离不开的就是土陶罐制作的小火炉如图甲所示，考虑到安全性和环保性，不少顾客更愿意选择电陶炉如图乙所示。小德同学发现其中工作的关键就是一条可拆卸的发热电阻丝，在原包装盒内还找到了一条一模一样的备用电热丝可剪短，于是他想通过所学知识改装该电陶炉的加热挡位。可惜由于食物污渍，已无法由铭牌得知电热丝的具体信息。小德关闭其他用电器，将电陶炉单独接入的家庭电路，观察并记录家中电能表如图丙所示的指示灯闪烁情况：分钟之内闪烁了次，求：

1. “围炉煮茶”是近年人们喜爱的“国风”休闲方式之一，其中最离不开的就是土陶罐制作的小火炉 $\text{[math]}$ 如图甲所示 $\text{[math]}$ ，考虑到安全性和环保性，不少顾客更愿意选择电陶炉 $\text{[math]}$ 如图乙所示 $\text{[math]}$ 。小德同学发现其中工作的关键就是一条可拆卸的发热电阻丝，在原包装盒内还找到了一条一模一样的备用电热丝 $\text{[math]}$ 可剪短 $\text{[math]}$ ，于是他想通过所学知识改装该电陶炉的加热挡位。可惜由于食物污渍，已无法由铭牌得知电热丝的具体信息。小德关闭其他用电器，将电陶炉单独接入 $\text{[math]}$ 的家庭电路，观察并记录家中电能表 $\text{[math]}$ 如图丙所示 $\text{[math]}$ 的指示灯闪烁情况： $\text{[math]}$ 分钟之内闪烁了 $\text{[math]}$ 次，求：

(1) 该过程中电热丝产生的电热 $\text{[math]}$ 为多少焦耳；

(2) 炉腔内电热丝的电阻 $\text{[math]}$ 的大小；

(3) 小德同学想借助备用电阻丝串联或并联在原炉体内部或外部改装电陶炉的加热功率，使之与原功率成为不同挡位，且高低挡位功率之比为 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ，请你从安全性和可实现性两个方面通过计算说明改装方案。

【考点】

欧姆定律及其应用; 电能表参数的理解; 电功率与电压、电流的关系;

【答案】

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计算题困难

1. 图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪，其简化原理如图乙。在测试中，测试的同学向前水平推动测试仪的滑块（相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P），用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6V，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器R₁标有“20Ω；1.5A”的字样，定值电阻R₂=10Ω。闭合开关S，求：

(1) 当滑动变阻器连入电路的阻值R₁=2Ω时，电压表的示数。

(2) 在保证电路元件安全的情况下，电路消耗总功率的最小值。

计算题普通

2. 小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源两端电压为6V，电热丝R₁、R₂的阻值恒定，R₁＝4Ω。

(1) 只闭合开关S₁时，通过R₁的电流是多大？

(2) 只闭合开关S₁时，R₁的电功率是多少？

(3) 电源两端电压为6V时，“速热”挡的电功率为36W。若更换成电压为5V的电源，则使用“速热”挡通电10s产生的热量是多少？

计算题普通

3. 如图所示，电源电压不变，R₁、R₂均为定值电阻，R₁=20Ω，R₂=10Ω，R为滑动变阻器，电压表V₁的量程为0～15V，V₂的量程为0～3V。闭合开关，滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时，电压表V₁的示数为14V，V₂的示数为2V。在保证电路安全的情况下移动R的滑片，两电表均能达到满偏。

(1) 求滑片置于A时，电路中的电流；

(2) 求电源电压；

(3) 用最大阻值为50Ω的滑动变阻器R₀替换电阻R₁ ，不改变其他元件的连接。闭合开关，使电路总功率保持最大，在保证电路安全的情况下，调节R和R₀接入电路的阻值，其中R仅可以在替换前的范围内变化，求R₀接入电路的阻值范围。

计算题困难