卷子答案网-一个不只有答案的网站沪粤版物理九年级上册《15.4 探究焦耳定律》同步练习
一 、实验题（本大题共2小题，共12分）
1.（6分）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。闭合开关后，保持滑动变阻器的滑片在某一位置不动，观察到管比管中液面上升的高度______，这是在______和通电时间一定时，探究电热与______的关系；此时将滑动变阻器的滑片向左移，发现、 两管中的液面都会上升，据此就说明电热与电流、______的大小有关，上述操作存在的问题是没有控制______一定。
2.（6分）如图，两个完全相同的密闭容器中密封着相等质量的空气，形管中液面高度的变化反映密闭容器中空气温度的变化。两个密闭容器中分别连接有一段电阻丝和，在连有电阻丝的容器外部，将另一个阻值为的电阻丝和这个容器内的电阻并联。通电一段时间后，电阻丝放出的热量全部被容器中的空气吸收，可以看到左侧形管两端的液面差比右侧形管两端的液面差小。
请判断能否比较一段时间后，两个密闭容器中的电阻丝放出的热量关系，______选填“大于”、“小于”、“等于”或“无法确定”，请说明判断依据：______。
请判断能否比较和的大小，______选坡“大于”、“小于”、“等于”或“无法确定”，请说明判断依据：______。
二 、单选题（本大题共7小题，共21分）
3.（3分）今年四月，美国科学杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作
A. 家用保险丝 B. 白炽灯泡的灯丝
C. 电炉的电阻丝 D. 远距离输电导线
4.（3分）首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电加热器，然后把电加热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电加热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，用电流表测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次，获取大量数据后归纳得出了焦耳定律。下列有关说法中正确的是（ ）。
A. 焦耳定律只适用于电阻丝的电路
B. 焦耳在实验时用水升高的温度表示电阻丝产生热量的多少，运用了控制变量法
C. 焦耳借助玻璃管做成电加热器，利用了玻璃的导电性
D. 焦耳实验得到电流通过导体产生的热量与电流的平方、电阻、通电时间成正比
5.（3分）电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为
A. 导线的绝缘皮隔热 B. 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C. 导线散热比电熨斗快 D. 导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
6.（3分）如图所示，下列四种家用电器中，利用电流热效应工作的是
A. 电风扇
B. 组合音响
C. 电暖气
D. 电冰箱
7.（3分）电阻和串联，两端电压之比为：，开关闭合后，关于二者产生热量的说法正确的是
A. 两电阻产生热量相同 B. 两电阻产生热量之比为：
C. 两电阻产生热量之比为： D. 没有通电时间，无法比较产生热量多少
8.（3分）2008年四月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作( )
A. 家用保险丝 B. 白炽灯泡的灯丝
C. 电炉的电阻丝 D. 远距离输电导线
9.（3分）如图所示的四个电路中，电源电压相同，，电路消耗的总功率由小到大的顺序是
A. 甲、乙、丙、丁 B. 丁、丙、乙、甲
C. 丙、乙、甲、丁 D. 丙、甲、乙、丁
三 、填空题（本大题共8小题，共32分）
10.（4分）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，小明将两段阻值不同的电阻丝、分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，所用蓄电池电压相等且保持不变，，各烧瓶的煤油质量相等，初温相同；甲装置可以探究电热与 ______是否有关；通电时间相同，比较和可以探究电热与 ______的关系；在相同的通电时间内，四个烧瓶中 ______填序号温度计示数最高。
11.（4分）把两个电阻、串联在电路中，，在相同通电时间内，通过、的电荷量之比为______；电流通过、产生的热量之比为______。
12.（4分）如图所示,标有“ ”字样的灯泡与电阻串联在电路中,电源电压为.开关闭合后,灯泡恰好正常发光,此时的电阻为_____.通电,电阻产生的热量是_______.
13.（4分）如图是小方家电火锅的工作原理电路图，、均为加热电阻，通过开关、的通断可实现三个挡位功能的切换。电火锅正常工作时，高温、低温、保温三个挡位的功率分别为、、。当开关闭合、接时，电火锅处于 ______ 挡位；电阻的阻值为 ______ 。
14.（4分）如图所示，电热水壶上标有“”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，烧开一壶水用时，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为______。
15.（4分）如图电路中，电阻阻值为，灯泡标有“”字样，电源电压恒为可知灯泡正常工作的电阻值是______；闭合开关后，灯泡的实际功率为______，电阻每分钟产生的热量为______忽略温度对灯泡电阻
的影响。
16.（4分）如图所示，这是一款电热饮水机的简化电路图，它具有加热和保温两个挡位。、均为加热电阻丝，当开关接时电路中的电流为；当开关接时，电路消耗的电功率为，则的阻值为 ______；开关接时，电路中的电流为 ______；该饮水机在保温挡正常工作，产生的热量为 ______。
17.（4分）如图甲是家用电吹风的工作原理图电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。
要让电吹风工作时吹出热风，它的开关应置于题图甲中______选填“”、”或““位置，此时电风扇与电热丝的连接方式是______。
某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示，则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是______。
电热丝在工作时的电阻值是______保留一位小数
使用几年后，发现电热丝变细，则其电阻变______，它的实际功率将变______。
四 、计算题（本大题共4小题，共48分）
18.（12分）如图，电源电压恒定，、是定值电阻，，滑动变阻器标有“”字样。只闭合开关，电流表的示数为；再闭合开关、，电流表的示数变为，求：
电源电压；
开关、、都闭合时，在内产生的热量；
只闭合开关，移动变阻器滑片时，的电功率变化范围。
19.（12分）如图所示电路中，灯泡标有“”字样，为定值电阻，闭合开关后，灯泡恰好正常发光，电源电压为，通过计算回答：
灯泡的额定电流是多少安？
定值电阻的阻值是多少欧？
该电路工作，定值电阻产生的热量是多少焦？
20.（12分）一台接在电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电动机的电流为，测得风扇电动机线圈电阻为，试求：
电风扇的输入功率多大？
电风扇每分钟消耗电能多少？
风扇的电动机每分钟产生的电热多少？产生的机械能多少？
由于故障，电机转子被卡住不动了，若继续给电动机通电，秒内电动机产生的热量是多少？
21.（12分）如图所示为某款电热水龙头电路图，、、、为四个固定触点，绕点转动的扇形金属触片可同时接触两个触点。触片置于不同位置时，有冷水、温水和热水三种状态，正常工作时出温水的电功率为，出热水的电功率为。
求出温水时电路中的电流；
求出热水时分钟内消耗的电能；
若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障。写出一条即可
答案和解析
1.【答案】低；电流；电阻；电阻；通电时间;
【解析】解：探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。闭合开关后，保持滑动变阻器的滑片在某一位置不动，观察到管比管中液面上升的高度低，容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流与通电时间相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，这表明：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多；
将滑动变阻器的滑片向左移，发现、 两管中的液面都会上升，据此就说明电热与电流、电阻的大小有关，研究电热与电流、电阻的大小应控制通电时间一定。
故答案为：低；电流；电阻；电阻；通电时间。
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；
探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；
探究电流产生热量跟电流关系时，控制电流和通电时间不变；
根据控制变量法的定义分析。
该题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。
2.【答案】＜ 右侧液面的高度差大 ＜ I左＞I内，通电时间相等，电流不同，由于Q1＜Q2，根据Q=I2Rt可知，R1＜R2;
【解析】解：
根据图可知，左侧容器内液面的高度差要小于右侧液面的高度差，高度差越大，说明产生的热量越多，故；
右侧装置中与一个的电阻并联后再与左侧的串联，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，根据并联电路的电流特点知，所以，，通电时间相等，电流不同，由于，根据可知，。
故答案为：；右侧液面的高度差大；；，通电时间相等，电流不同，由于，根据可知，。
实验中气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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。
此题主要考查了电流产生热量的影响因素及焦耳定律的应用，属于中考常见题型，要熟练掌握。
3.【答案】D;
【解析】解：、保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的。电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，不符合题意。
B、灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，不符合题意。
C、电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，不符合题意。
D、根据焦耳定律，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，符合题意。
故选：。
超导体的电阻为零，不会放热，所以电能无法转化为内能。
超导体的电阻为零，也就避免了内能的损耗，适合做输电线路。
该题考查了超导体的特点及应用，体现了物理服务于社会的课标理念。解答本题的关键是超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作。
4.【答案】D;
【解析】略
5.【答案】D;
【解析】解：电炉丝跟铜导线串联，通过它们的电流和通电时间相等
，，
产生的热量：，
即相同时间内导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故D正确，错。
故选：。
电熨斗和导线串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，电阻越大电流产生的热量越多，据此分析判断。
这道题主要考查学生对焦耳定律的了解与掌握，分析时注意用好控制变量法。
6.【答案】C;
【解析】解：、电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故错误；
、组合音响工作时，主要把电能转化为声能，不是利用电流的热效应工作的，故错误；
、电暖气工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故正确；
、电冰箱工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故错误；
故选：。
电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子；
电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子；
电流的磁效应：给绕在软铁芯周围的导体通电，软铁芯就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。
此题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能，是一道基础题。
7.【答案】B;
【解析】解：电阻和串联，两端电压之比为：，根据串联电路的分压规律可知，其电阻之比为：：：；
串联电路中各处的电流相等，根据可知，在相同时间内，电流通过和产生的热量之比等于电阻之比，所以产生热量之比为：，故正确。
故选：。
根据串联电路的分压规律得出两个电阻的阻值之比；再根据焦耳定律求出电流通过和产生的热量之比。
此题主要考查了串联电路的电流、电压、电阻的特点和焦耳定律的应用，是一道基础题目。
8.【答案】D;
【解析】A项，定值电阻器是利用电阻的稳定性制成的用电器超导电阻会随温度变化,所以不能用来制作定值电阻,不符合题意．
B项，灯丝必须在白炽状态下才能正常发光,电阻为零无法将电能转化为内能,无法放热,不符合题意．
C项，电炉丝需要将电能转化为内能,电阻为零无法将电能转化为内能,不符合题意．
D项，根据焦耳定律Q=I2Rt,可知,远距离输电,当电阻为零时,可使导线损耗为零,便可提高传输效率,符合题意．
故答案为：D。
9.【答案】D;
【解析】解：两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；
并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；
所以甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为。
电源电压相同，根据可知，四个电路的总功率关系为。
故选：。
根据串并联电路电阻特点可知，两电阻并联时总电阻最小，两电阻串联时总电阻最大；根据可知，电压不变时，电阻越小，电路消耗的电功率越大，反之越小。
此题主要考查了利用串并联电路电阻特点和电功率公式解决简单问题的能力。掌握电阻的串联，相当于导体的长度变长，电阻变大；电阻的并联，相当于增大横截面积，减小电阻是解决本题的关键。
10.【答案】;
【解析】解：图甲装置中，，这是一个串联电路，电流和通电时间都相同，故探究电热与电阻是否有关；通电时间相同，比较和装置时，电阻相同，故可以探究电热与电流的关系；从图中可看出，甲图、串联，它们各自的电压都小于总电压，乙图、并联，它们各自的电压等于总电压，根据焦耳定律可知，并联电路产生的热量大于串联电路；在乙图并联电路中，因为，在相同的通电时间内，，故产生的热量多，故它的温度计示数高。
故答案为：电阻；电流；。
做探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”的实验时，要用到控制变量法，根据焦耳定律和图示判断哪只温度计示数高。
此题主要考查了学生对焦耳定律的理解和应用，属于基础题。
11.【答案】1：1 2：3;
【解析】解：串联电路中各处的电流相等，
根据可得，相同时间内通过两电阻的电荷量之比：
；
，
出两电阻产生的热量之比：
。
故答案为：：；：。
根据串联电路的电流特点和电流的定义式求出相同时间内通过两电阻的电荷量之比；根据求出两电阻产生的热量之比。
此题主要考查了串联电路的特点和电流定义式、焦耳定律的应用，是一道基础题目。
12.【答案】;;
【解析】灯泡L正常发光时的电阻,通过的电流,两端的电压,所以通电,电阻产生的热量.
13.【答案】;
【解析】解：当闭合，拨到时，、并联；当断开，拨到时，、串联；当闭合，拨到时，电路为的简单电路；
因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由可知，、并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电火锅为高温挡；、串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，电火锅为保温挡；电路为的简单电路时，电火锅为低温挡；
因此当开关闭合、接时，电火锅处于高温挡位；
家庭电路的电压为，低温挡时，电路为的简单电路，由可知，电阻的阻值：。
故答案为：高温；。
由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合串并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接；
根据求出电阻的阻值。
此题主要考查串并联电路的特点和电功率公式的灵活运用，正确的判断电火锅处于不同挡位时电路的连接方式是关键。
14.【答案】小 ;
【解析】解：热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；
在额定电压下，烧开一壶水用时，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：
。
故答案为：小；。
由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。电炉丝和连接的导线串联在电路中通过的电流相等，通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，据此分析原因；
根据可求电热水壶发热体产生的热量。
这道题主要考查焦耳定律和电热公式的计算，常见题目。
15.【答案】24; 1.5; 216;
【解析】解：由可得，灯泡正常发光时的电阻：；
闭合开关后，灯泡与并联，因并联电路中各支路两端的电压相等；所以，灯泡两端的电压为，灯泡的电阻不变，则灯泡的实际功率为：
，
电阻每分钟产生的热量：
。
故答案为：；；。
灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据求出灯泡的电阻；
闭合开关后，灯泡两端的电压等于电源电压，根据求出灯泡的实际功率；根据并联电路的电压特点和求出电阻每分钟产生的热量。
该题考查了并联电路的特点和电功率公式、电热公式的灵活应用，要注意灯泡在额定电压下正常发光。
16.【答案】44 0.3 6204;
【解析】解：由图知：当开关接时，电路中只有连入电路，
由可得，的阻值为：；
开关接时，根据可得，电路中的电流为：；
因为，由可知，在电源电压一定时，开关接，电阻与串联，电路消耗的功率较小，饮水机处于保温挡。保温挡正常工作电路产生的总热量为：，
产生的热量为：；
产生的热量为：。
故答案为：；；。
当开关接时电路中只有连入电路，已知此时的电压和电流，根据即可求出的阻值；
当开关接时，已知电路消耗的电功率和电压，根据求出电路中的电流；
饮水机在保温状态下，电阻与串联，根据算出电路产生的总热量，再根据求出产生的热量，从而求得产生的热量。
此题主要考查了欧姆定律公式、电功率公式、焦耳定律公式以及串联电路电阻特点的应用，是一道电学综合题。
17.【答案】1 ; 并联 ; 13200 ; 91.7 ; 大 ; 小 ;
【解析】解：当电吹风机送出来的是热风时，需要电动机和电阻丝同时工作，即开关应置于图甲中的位置，电风扇与电热丝是并列连接在电源上的，所以是并联连接。
根据功率随时间的变化关系图象可知：
，，，，
。
吹热风时电动机和电阻丝同时工作，吹冷风时只有电动机工作，
电热丝的功率为，
根据得：
电热丝的电阻为。
白炽灯灯泡长期使用后，钨丝因升华变细，横截面积变小，导致灯丝电阻变大；根据公式可知，灯泡两端的电压不变，灯泡的实际功率与其电阻成反比，电阻增大时灯泡的实际功率会变小。
故答案为：；并联；；；大；小。
当电吹风机送出来的是热风时，说明电动机和电阻丝同时工作。
首先由图象得出吹热风和吹凉风时的功率和时间，然后根据分别计算出电吹风工作时吹热风和吹凉风时消耗的电能，求其和即可。
根据功率随时间的图象计算电热丝的功率，然后利用求出电阻。
导体的长度、材料相同时，横截面积越大，电阻越小；根据公式即可分析出灯泡实际功率的变化。
该题考查电功率公式的应用和影响电阻大小的因素，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大。
18.【答案】解：
（1）由电路图知，只闭合开关S1时，只有R1连入电路，由欧姆定律可得电源电压：
U=IAR1=0.9A×10Ω=9V；
（2）由电路图知，开关S1、S2、S3都闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，
因为并联电路支路间互不影响，所以通过R1的电流不变，
则R2通过的电流：
I2=IA′-I1=1.5A-0.9A=0.6A，
且U=U1=U2=9V，
在10s内R2产生的热量：
Q2=W2=UI2t=9V×0.6A×10s=54J；
（3）由图可知，只闭合开关S3，R1、R3串联，
当滑片在右端时，只有R1连入电路，此时其功率最大，此时电路中电流0.9A，由变阻器规格知允许通过最大电流0.5A，
串联电路中电流处处相等，所以电路中的最大电流为0.5A，：
P1=I最大2R1=（0.5A）2×10Ω=2.5W
滑片在左端时，变阻器连入阻值最大，此时R1的功率最小，
此时电路中电流：
I1=I===0.3A，
所以P1′=I12R1=（0.3A）2×10Ω=0.9W，
所以R1电功率变化范围为：0.9W～2.5W。
答：（1）电源电压为9V；
（2）开关S1、S2、S3都闭合时，R2在10s内产生的热量为54J；
（3）只闭合开关S3，移动变阻器滑片时，R1的电功率变化范围0.9W～2.5W。;
【解析】
只闭合开关时，只有连入电路，由欧姆定律计算电源电压；
开关、、都闭合时，与并联，根据电路特点可得通过的电流，再由计算在内产生的热量；
只闭合开关，、串联，分别计算滑片在两端时的电功率，从而得到功率变化范围。
该题考查了串联和并联电路特点、欧姆定律、电功率和电热的计算，能正确分析开关在不同状态下的电路结构是关键，难点为是找到电路的最大电流，从而计算的最大功率。
19.【答案】解：（1）灯泡L的额定电流：
I额===0.25A；
（2）因为灯泡正常发光，所以
UL=U额=12V，IL=I额=0.25A
因为灯泡L与定值R串联，所以通过定值电阻的电流：
IR=IL=0.25A，
定值电阻两端的电压：
UR=U-UL=15V-12V=3V，
定值电阻R的阻值：
R===12Ω；
（3）电路工作时间：
t=5min=300s，
定值电阻R产生的热量：
QR=IR2Rt=（0.25A）2×12Ω×300s=225J。
答：（1）灯泡L的额定电流是0.25A；
（2）定值电阻R的阻值是12Ω；
（3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是225J。;
【解析】
由电路图可知，灯泡与电阻串联。
知道灯泡的额定电压和额定功率，根据公式可求出灯泡的额定电流；
根据串联电路的电压特点求出两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出定值电阻的阻值；
根据公式可求出该电路工作定值电阻产生的热量。
此题主要考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。
20.【答案】解：（1）电风扇的输入功率：P=UI=220V×0.5A=110W；
（2）由P=可知，电风扇每分钟消耗的电能：W=Pt=110W×60s=6600J；
（3）电风扇的电动机每分钟产生的电热是：Q=I2Rt=（0.5A）2×5Ω×60s=75J；
产生的机械能为W1=W-Q=6600J-75J=6525J；
（4）电动机因故障被卡住无法转动，此时电流I′===44A，
电动机通电5秒钟产生的热量Q′=I′2Rt′=（44A）2×5Ω×5s=4.84×104J；
答：（1）电风扇的输入功率为110W；
（2）电风扇每分钟消耗电能为6600J；
（3）风扇的电动机每分钟产生的电热为75J；产生的机械能6525J；
（4）由于故障，电机转子被卡住不动了，若继续给电动机通电，5秒内电动机产生的热量是4.84×104J；;
【解析】
已知电动机两端的电压和通过的电流，根据公式可求电风扇的输入功率；
根据公式可求消耗的电能；
根据公式可求产生的热量；消耗的电能减去产生的热量就是产生的机械能；
电机转子被卡住不动后，利用欧姆定律计算出此时电路中的电流，再利用可直接求得动机通电秒钟产生的热量。
此题主要考查功率、消耗电能、产生热量、产生机械能的计算，关键是知道正确选择公式进行计算。
21.【答案】解：（1）当开关接bc位置时，热水器出温水，由P=UI可得，出温水时，电路中的电流I温===5A；
（2）W=P热t=2200W×2×60s=2.64×105J；
（3）当开关在cd时，R1和R2并联接入电路，电阻比R1小，根据P=可知此时功率比开关接bc位置的功率大，故此时出热水。若水龙头只能出冷水和温水，说明cd端发生故障，可能原因为R2发生断路。
答：（1）出温水时电路中的电流是5A；
（2）出热水时2分钟内消耗的电能是2.64×105J；
（3）若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障是R2发生断路。;
【解析】
根据可得温水时电路中的电流；
根据可得热水时分钟内消耗的电能；
若水龙头只能出冷水和温水，说明电路还能工作，排除短路的可能，再根据加热时的电路，判断部分断路故障；
此题主要考查了多档位的电路分析，分析出温水和热水对应的电路，然后就可以进行功率、功的相关计算。