电热器 电流的热效应(中考考点解读)(解析版) 2

15.3电热器电流的热效应（第2课时）（考点解读）（解析版）
4、焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律；
（2）公式：Q=I 2Rt ，公式中的电流I 的单位要用安培（A），电阻R 的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t 的单位要用秒（s）这样，热量Q 的单位就是焦耳（J）；（3）变形公式：t 2R
U Q ，Q=UIt。

（4）在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=Q；在非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他能，已小部分转化为热能，电功大于电热，W=Q+W 其他；
5、焦耳定律的应用
（1）纯电阻电路：纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略；电压与电流同频且同相位．电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路；基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

（2）焦耳定律的推导公式：t 2
R U Q ，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路；（3）电热器的“双挡”问题：
①“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”．根据R
U P 2
可知，当U 一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大；
②“双挡”的控制开关
a 短路式两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示；
当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡；
b 单刀双掷式主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示；
当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。

※注意：电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q．那么，用来计算电功的公式W=UIt 不能用来计算电热，电热智能用焦耳定律Q=I 2Rt 来计算。

6、电功与热量的综合计算
（1）电能与电热的关系：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），
这时以下公式均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。

求Q 时只能用Q=I2Rt。

（2）串并联电路电功特点：
①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即；
③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即（各支路通电时间都相同）
（3）电热的综合计算：
①水吸收的热量的计算：Q=cmΔt。

②用电器消耗电能放出的热量的计算：I 2Rt=Q=W=Pt=UIt=t 2R
U （纯电阻电路）。

③明确Q 与W 的比例关系。

根据比例关系列出等式，求出未知量。

【考点4焦耳定律】
【典例4-1】（2023•华蓥市二模）如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路（R 1＞R 2）．根据不同的连接方式，比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U 甲、U 乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q 甲、Q 乙的大小，下面关系中正确的是（）
A ．若将甲、乙串联，U 甲＞U 乙，Q 甲＞Q 乙
B ．若将甲、乙并联，U 甲＝U 乙，Q 甲＞Q 乙
C．若将甲、乙串联，U
甲＞U
乙
，Q
甲
＜Q
D．若将甲、乙并联，U
甲＝U
乙
，Q
甲
＝Q
乙
【答案】A
【分析】（1）串联电路中各处的电流相等，根据U＝IR比较两电阻丝两端的电压关系，根据Q＝I2Rt比较两电阻丝产生的热量关系；
（2）两电阻丝并联，加在它们两端的电压相等，然后由公式Q＝W＝t判断电流通过它们产生热量的关系。

【解答】解：
（1）两电阻丝串联，由题意可知R
甲＞R
乙
，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I＝的变形式U＝IR可知，U
甲＞U
乙
，由Q＝I2Rt知：Q甲＞Q乙，故A正确，
C错误；
（2）两电阻丝并联，加在它们两端的电压相等，由题意知：R
甲＞R
乙
，因为是电热丝，
在通电时间t相等时，由Q＝W＝t可知：Q
甲＜Q
乙
，故BD错误。

故选：A。

【典例4-2】（2022秋•集贤县期末）如图是焦耳定律的实验装置。

通电一段时间后，发现左侧容器连接的U形管液面高度差较大，若将R3拆下，R1换成10Ω的电阻，此装置还能探究电流产生的热量与电阻大小的关系。

【答案】左；电阻大小。

【分析】（1）探究焦耳定律实验中，通过比较U形管液面高度差来反映电阻产生热量的多少，产生的热量越多，U形管液面高度差越大；
（2）将R3拆下，将R1换成10Ω的电阻，此时两电阻串联，串联电路的电流处处相等，且两电阻的阻值不同，据此分析。

【解答】解：探究焦耳定律实验中，通过比较U形管液面高度差来反映电阻产生热量的多少，产生的热量越多，U形管液面高度差越大。

由图可知，R2与R3并联后与R1串联，根据串、并联电路电流特点可知，通过R1大于通过R2的电流，R1和R2电阻相同，根据Q＝I2Rt可知，电流通过R1产生的热量多，所以左侧容器连接的U形管液面高度差较大；若将R3拆下，R1换成10Ω的电阻，则10Ω电阻与R2串联，通过它们的电流相等，电阻不等，所以可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系。

故答案为：左；电阻大小。

【典例4-3】（2023•云南）实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。

同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。

（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。

要求滑动变阻器的滑片向右移动时，
电流表示数变大，且导线不交叉。

（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R开路（选填“短路”或“开路”）。

排除故障后进行实验，实验中通过观察温度计示数的变化来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。

（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。

小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。

随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。

请提出一种判断小明猜想是否正确的方法：将测得的Q与I的数据描点画出Q﹣I图像，若Q﹣I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比。

（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。

生活中利用电热工作的家用电器有电饭锅（请举一例）。

（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中B（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻串联（选填“串”或“并”）进行实验。

（6）本实验应用的研究方法有转换法和控制变量法。

【答案】（1）见解答图；（2）开路；温度计示数的变化；（3）将测得的Q与I的数据描点画出Q﹣I图像，若Q﹣I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比；（4）电饭锅；（5）B；串；（6）控制变量法。

【分析】（1）滑片向右滑动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器连入电路的电阻变小，从而确定滑动变阻器接入的接线柱；
（2）电流表无示数，说明电路可能断路；电流产生的热量不能用眼睛直接观察，可以根
据转换法：通过温度计示数变化来反映产生热量的多少；
（3）根据数学知识分析判断Q与I是否成正比的方法；
（4）根据电流的热效应结合生活常识举例；
（5）探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，应控制电流相等，改变电阻的阻值；（6）根据实验中分别保持电阻和通电时间或电流和通电时间相同分析所用的研究方法。

【解答】解：（1）滑片向右滑动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器连入电路的电阻变小，故滑动变阻器右下接线柱连入电路中，如图所示：
；
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，说明电路断路，由于经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R开路；
由于电流产生的热量不能用眼睛直接观察，此时应采用转换法，通过温度计示数的变化来反映产生热量的多少；
（3）实验小组测出了多组Q与I的数据，由数学知识可知，可以将测得的Q与I的数据描点画出Q﹣I图像，若Q﹣I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比（或求出Q与I的比值，若Q与I的比值为定值，则Q与I成正比，否则不成正比）；（4）利用电热工作的家用电器的特点是将电能转化为内能，根据生活常识可知，电饭煲、电热水壶等都是利用电热工作；
（5）根据控制变量法可知，探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，应控制电流相等，改变电阻的阻值，因此应该选用阻值与原来烧瓶中电阻丝阻值不同的B烧瓶中的
电阻，由于要控制两电阻的电流相等，因此应将图乙中B烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻串联；
（6）在研究某个因素对电流通过导体产生的热量的影响时，只改变这个因素，而保持其他因素不变，从而确定该因素是否影响电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法称为控制变量法，因此还采用了控制变量法。

故答案为：（1）见解答图；（2）开路；温度计示数的变化；（3）将测得的Q与I的数据描点画出Q﹣I图像，若Q﹣I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比；（4）电饭锅；（5）B；串；（6）控制变量法。

【变式4-1】（2023•凤翔县二模）关于下列各图所示的实验，说法正确的是（）
A．图甲中，将两个铅柱压在一起，下面能够悬挂一个钩码，说明分子之间存在间隙B．图乙中，按压活塞对空气做功，硝化棉点燃，此过程与汽油机做功冲程的能量转化相同
C．图丙中，相同质量的水和煤油加热相同时间，煤油升温更快，煤油吸热能力较弱D．图丁中，接通电路后可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系
【答案】C
【分析】（1）分子间存在着相互作用的引力和斥力；
（2）做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小；
（3）相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化大的（小）吸热能力弱（强），比热容小（大）；
（4）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析。

【解答】解：
A、压紧的两铅块，下面悬挂钩码而不分开，说明分子间存在引力，故A错误；
B、当活塞迅速压下去时，活塞对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，达到棉花的
着火点，因此棉花燃烧起来，机械能转化为内能，与汽油机压缩冲程的能量转化相同，故B错误；
C、相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化大的吸热能力弱，
比热容小，煤油升温更快，煤油吸热能力较弱，故C正确；
D、装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和
串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故甲实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故D错误。

故选：C。

【变式4-2】（2023•浉河区模拟）任何伟大的发现都离不开科学家们坚持不懈的探索、欧姆进行了大量的实验，探究出电流与电阻和电压之间的关系；另一位伟大的物理学家根据所测电流通过电阻放出的热量，提出了焦耳定律。

【答案】欧姆；焦耳。

【分析】欧姆研究并总结出电流跟电压和电阻的关系，得出欧姆定律；
在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律，物理学中以焦耳的名字作为物理量能量的单位。

【解答】解：任何伟大的发现都离不开科学家们坚持不懈的探索、欧姆进行了大量的实验，探究出电流与电阻和电压之间的关系；
另一位伟大的物理学家根据所测电流通过电阻放出的热量，提出了焦耳定律。

故答案为：欧姆；焦耳。

【变式4-3】（2023•乌兰浩特市校级一模）某同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时，采用如图所示的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。

（1）实验中通过观察A、B两个U形管中液面的高度差，来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少，这种实验研究的方法叫转换法。

（2）甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系。

（3）乙装置中的电阻R3的作用主要是使通过容器中两电阻的电流不同。

通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差较大。

【答案】（1）转换法；（2）电阻；（3）电流；（4）使通过容器中两电阻的电流不同；
左侧。

【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）图甲中将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t 相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻；
（3）装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点和
并联电路电流特点可知乙装置中的电阻R3的作用，根据焦耳定律可知哪侧U形管中液面的高度差较大。

【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）图甲中将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t 相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，所以探究的是电流通过导体时产生的热量与电阻的关系；
（3）装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可
知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I
右＝I
左
，两个5Ω的电阻并联，
根据并联电路的电流特点知I
右
＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，所以乙装置中的电阻R3的作用主要是使通过容器中两电阻的电流不同，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快。

故答案为：（1）转换法；（2）电阻；（3）电流；（4）使通过容器中两电阻的电流不同；左侧。

【考点5焦耳定律的应用】
【典例5-1】（2023•新化县模拟）测温棚内的自动测温装置除测量体温外还能记录通过的人数。

如图所示，R0为定值电阻，R是光敏电阻，电源电压为3V。

闭合开关S，无人通过时，电压表示数为2.5V，有人通过时，挡住入射到光敏电阻上的光，光敏电阻阻值变为10Ω，电压表示数变为2V，装置计数一次。

下列分析正确的是（）
A．无人通过，R的阻值为25Ω
B．有人通过时，电路总功率变小
C．有人通过时，流过R0的电流会变小
D．无人通过，R0在10s内产生的热量为5J
【答案】A
【分析】由图可知，两电阻串联，电压表测光敏电阻R两端的电压；
（1）由题意可知，有人通过时R两端的电压减小，根据串联电路的电压特点分析得出R0两端的电压变化，根据欧姆定律分析通过R0的电流变化；
（2）根据P＝UI分析有人通过时，电路总功率的变化；
（3）有人通过时，光敏电阻阻值变为10Ω，电压表示数变为2V，利用欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据欧姆定律求出R0的阻值；无人通过时，电压表示数为2.5V，利用串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，进而求出此时R的阻值；
（4）根据Q＝I2Rt求出无人通过时R0在10s内产生的热量。

【解答】解：由图可知，两电阻串联，电压表测光敏电阻R两端的电压；
根据题意在电路图中标出相关数据，如图所示：
A．有人通过时，电路中的电流为，
根据串联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压为：U0有＝U﹣U R有＝3V﹣2V＝1V，则定值电阻R0的阻值：，
无人通过时，电压表示数为2.5V，此时R0两端的电压为：U0无＝U﹣U R无＝3V﹣2.5V＝0.5V，
此时电路的电流为：，
此时R的阻值为：，故A正确；
BC．有人通过时，电路中的电流为0.2A，无人通过时，电路中的电流为0.1A，所以，有人通过时电路中的电流变大（流过R0的电流会变大）；电源电压不变，电路中的电流变大，根据公式P＝UI可知，有人通过时电路的总功率变大，故BC错误；
2R0t＝（0.1A）2×5Ω×10s＝0.5J，故D．无人通过，R0在10s内产生的热量为：Q＝I
无
D错误。

故选：A。

【典例5-2】（2022秋•南开区校级期末）额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，则电热丝正常工作时的电阻为44Ω，工作10min产生的热量为 6.6×105J。

【答案】44；6.6×105。

【分析】已知电暖器所加电压和通过的电流，利用欧姆定律求电阻；又知道工作时间，再利用焦耳定律求产生热量。

【解答】解：由题知，电暖器在220V电路中工作时，通过电热丝的电流为5A，
由欧姆定律可得，电热丝正常工作时的电阻：
R＝＝＝44Ω；
工作10min产生的热量：
Q＝I2Rt＝（5A）2×44Ω×10×60s＝6.6×105J。

故答案为：44；6.6×105。

【典例5-3】（2023•大连一模）图甲是一款电热杯垫，有高、低温两个挡位。

杯垫内部简化电路如图乙所示，R1、R2为加热电阻，电源电压为220V，R1的阻值为2200Ω。

闭合S1、S2是高温挡，高温挡功率为66W；只闭合S1是低温挡。

试求：
（1）在低温挡工作时，电路中的电流是多少？
（2）低温挡工作20min，杯垫产生的热量是多少？
（3）电阻R2的阻值是多少？
【答案】（1）在低温挡工作时，电路中的电流是0.1A；
（2）低温挡工作20min，杯垫产生的热量是2.64×104J；
（3）电阻R2的阻值是1100Ω。

【分析】（1）根据题意可知，只闭合S1是低温挡，由图乙可知，此时只有R1工作，根据欧姆定律求出低温挡工作时，电路中的电流；
（2）根据Q＝W＝UIt求出低温挡工作20min，杯垫产生的热量；
（3）根据题意可知，闭合S1、S2是高温挡，由图乙可知，此时R1、R2并联；根据P＝
求出R1的功率，根据高温挡功率和R1的功率求出R2的功率；根据P＝求出R2的阻值。

【解答】解：（1）根据题意可知，只闭合S1是低温挡，由图乙可知，此时只有R1工作，
低温挡工作时，电路中的电流：I
＝I1＝＝＝0.1A；
低
t＝220V×0.1A×20×60s＝2.64（2）低温挡工作20min，杯垫产生的热量：Q＝W＝UI
低
×104J；
（3）根据题意可知，闭合S1、S2是高温挡，由图乙可知，此时R1、R2并联；
R1的功率：P1＝＝＝22W，
由于电路中的总功率等于各用电器的电功率之和，所以R2的电功率：P2＝P高﹣P1＝66W ﹣22W＝44W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝1100Ω。

答：（1）在低温挡工作时，电路中的电流是0.1A；
（2）低温挡工作20min，杯垫产生的热量是2.64×104J；
（3）电阻R2的阻值是1100Ω。

【变式5-1】（2023•无锡模拟）在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光，此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示。

下列说法正确的是（）
A．电源电压为3.5V
B．小灯泡正常发光时，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1：2
C．滑动变阻器的滑片处于最右端时，定值电阻R1在2min内产生的热量为5J
D．实验过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为2～35Ω
【答案】B
【分析】由电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。

（1）根据灯泡两端的电压越大时通过的电流越大判断出小灯泡的I﹣U图像，根据图乙可知电压表V2的示数随电流表示数的变化关系，然后结合电流相等时两电压表的示数之和不相等判断出电压表V2并联的位置；当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，根据图乙读出电表的示数，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压；当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，根据图乙读出电表的示数，同理表示出电源的电压，然后联立等式即可求出R1的阻值和电源的电压；
（2）由图像得，灯泡正常发光时，电路电流和灯泡电压，由欧姆定律算出定值电阻R1两端的电压，由P＝UI算出定值电阻R1与灯泡L的电功率之比；
（3）滑动变阻器的滑片处于最右端时，接入电路中电阻最大，电路中电流最小，由图像
得出此时电路中电流，：由Q＝R1t算出定值电阻R1在2min内产生的热量；（4）当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大；当灯泡正常发光时，变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出其最大和最小值，然后得出滑动变阻器接入电路的阻值范围。

【解答】解：由图甲得，灯泡、定值电阻R1、滑动变阻器R2串联，电流表测量电路电流，电压表V1测量灯泡电压；
A、因灯泡两端的电压越大时通过的电流越大，所以图乙中图线①是小灯泡的I﹣U图像，由图线②可知，电压表V2的示数随电流表示数的增大而减小，所以电压表V2测滑动变阻器两端的电压或测定值电阻和滑动变阻器两端的电压之和，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由电流相等时两电压表的示数之和不相等可知，电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压，即并联在滑动变阻器R2两端；当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，灯泡两端的电压U L＝0.5V，变阻器R2两端的电压U2＝3.5V，电路中的电流I ＝0.1A，则电源的电压为：
U＝U L+U2+IR1＝0.5V+3.5V+0.1A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，由图乙可知，灯泡两端的电压U L′＝2.5V，变阻器R2两端的电压U2′＝0.75V，电路中的电流I′＝0.25A，则电源的电压为：
U＝U L′+U2′+I′R1＝2.5V+0.75V+0.25A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：
R1＝5Ω，U＝4.5V，故A错误；
B、由图像得，灯泡正常发光时，电路电流为0.25A时，灯泡电压为2.5V，由欧姆定律得，定值电阻R1两端的电压为：
U1′＝I′R1＝0.25A×5Ω＝1.25V，
由P＝UI得，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为：
P1′：P L
＝U1′：U L额＝1.25V：2.5V＝1：2，故B正确；
额
C、滑动变阻器的滑片处于最右端时，接入电路中电阻最大，电路中电流最小，由图像得，此时电路中电流为0.1A，定值电阻R1在2min内产生的热量为：Q＝R1t＝（0.1A）2×5Ω×2×60s＝6J，故C错误；
D、由图像得，当变阻器的电流为0.25A，电压为0.75V时，变阻器接入电路中的电阻最
小，为
R2
＝＝＝3Ω；
大
当变阻器的电流为0.1A，电压为3.5V时，变阻器接入电路中的电阻最大，为：
R2
＝＝＝35Ω，
大
滑动变阻器接入电路的阻值范围为3～35Ω，故D错误。

故选：B。

【变式5-2】（2023•蜀山区二模）如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1＝15Ω，当闭合开关S时，电流表示数为0.2A；当再闭合开关S1，电流表示数为0.5A；则通电1min 后R2产生的热量为54J。

【答案】54
【分析】当闭合开关S时，电路为R1的简单电路，根据I＝计算电源电压，再闭合开关S1，两电阻并联，电流表测干路电流，由并联电路电流规律可求通过R2的电流，根据Q＝W＝UIt计算通电1min后R2产生的热量。

【解答】解：由图知，当闭合开关S时，电路为R1的简单电路，
由I＝可得，电源电压：
U＝U1＝I1R1＝0.2A×15Ω＝3V，
再闭合开关S1，两电阻并联，电流表测干路电流，通过R1的电流不变，
由并联电路的电流规律可得，通过R2的电流：
I2＝I﹣I1＝0.5A﹣0.2A＝0.3A，
通电1min后R2产生的热量：
Q＝W＝UIt＝3V×0.3A×1×60s＝54J。

故答案为：54。

【变式5-3】（2023•吉安模拟）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡的规格是“3V，1.5W”，R1＝10Ω，滑动变阻器R2上标有“20Ω，1A”，电压表选用0～3V量程。

断开S2，闭合S和S1，当滑片P移到变阻器中点时，小灯泡正常发光。

求：
（1）电源电压；
（2）小灯泡正常发光时，通电10s滑动变阻器R2产生的热量；
（3）断开S1，闭合S和S2，在保证电路元件安全前提下，电路消耗的最大功率。