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$2×10^{10}$
5555.6
4.6
44
$6.6×10^{5}$
远小于
7200
3
12.5
0.66
火
零
地
高温
44
176
$6.6×10^{5}$
【分析】
要解决这道题，我们分三步梳理思路：
1. 计算闪电释放的电能：根据电功（电能）的核心公式$ W = UIt $，题目已给出电压、电流、放电时间三个物理量，直接代入公式就能得到以焦耳为单位的电能；
2. 单位换算：需牢记$ 1kW·h = 3.6×10^6 J $，用算出的焦耳数除以该换算系数，即可将电能转换为千瓦时；
3. 计算家庭使用时长：先算出每户家庭每年的耗电量（每月耗电量×12），再用总电能除以每年耗电量，得到可供使用的年数。
【解析】
1. 计算一次闪电释放的电能（焦耳）：
已知$ U = 10^9 V $，$ I = 2×10^4 A $，$ t = 10^{-3} s $，根据电功公式$ W = UIt $，代入数值：
$ W = 10^9 V × 2×10^4 A × 10^{-3} s = 2×10^{10} J $。
2. 将电能换算为$ kW·h $：
因为$ 1kW·h = 3.6×10^6 J $，所以：
$ W = \frac{2×10^{10} J}{3.6×10^6 J/kW·h} ≈ 5555.6 kW·h $。
3. 计算可供家庭使用的年数：
每户家庭每月耗电$ 100 kW·h $，则每年耗电量为$ 100 kW·h × 12 = 1200 kW·h $，
使用年数$ n = \frac{5555.6 kW·h}{1200 kW·h/年} ≈ 4.6 年 $。
【答案】
$ 2×10^{10} $；5555.6；4.6
【知识点】
电功公式应用、电能单位换算、电能实际利用
【点评】
本题是电学基础计算题，重点考查$ W=UIt $的应用及电能单位（$ J $与$ kW·h $）的换算，同时结合生活实际考查电能利用时长的计算，要求学生熟练掌握公式和换算关系，注意指数运算与单位转换的准确性。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 计算电热丝正常工作时的电阻：已知电暖器正常工作时电压为额定电压220V，电流为5A，根据欧姆定律公式$ R = \frac{U}{I} $，代入数值即可求出电阻。
2. 计算工作10min产生的热量：电暖器是纯电阻用电器，电流产生的热量等于消耗的电能，可利用公式$ Q = W = UIt $计算，注意先将时间单位转换为秒（10min=600s），再代入数值计算。
3. 分析导线和电热丝的发热差异：导线与电热丝串联，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律$ Q = I^2Rt $，在电流和时间相同时，电阻越小产生的热量越少，导线不怎么热说明其电阻远小于电热丝电阻。
【解析】
1. 电热丝正常工作时的电阻：
已知$ U = 220\ \mathrm{V} $，$ I = 5\ \mathrm{A} $，由欧姆定律$ R = \frac{U}{I} $得：
$ R = \frac{220\ \mathrm{V}}{5\ \mathrm{A}} = 44\ \Omega $
2. 工作10min产生的热量：
$ t = 10\ \mathrm{min} = 10×60\ \mathrm{s} = 600\ \mathrm{s} $，
电暖器为纯电阻用电器，产生的热量$ Q = W = UIt $，代入数值：
$ Q = 220\ \mathrm{V}×5\ \mathrm{A}×600\ \mathrm{s} = 6.6×10^5\ \mathrm{J} $
3. 导线与电热丝串联，电流和通电时间相同，导线不怎么热是因为其产生的热量远小于电热丝，根据$ Q = I^2Rt $可知，导线电阻远小于电热丝电阻。
【答案】
44；$ 6.6×10^{5} $；远小于
【知识点】
欧姆定律的应用、焦耳定律的应用、串联电路电热差异
【点评】
本题考查电学基础公式的应用，结合生活中常见的电暖器工作现象，将欧姆定律、焦耳定律与实际场景结合，既考查了对公式的掌握，也注重对物理规律的理解与应用，属于基础题型，难度不大。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先明确电能表参数“3000 imp/(kW·h)”的含义：每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3000次。第一步，根据闪烁次数计算电路消耗的电能，先求出6次对应的电能是多少kW·h，再换算为焦耳；第二步，已知消耗的电能和时间，利用公式$P=\frac{W}{t}$求出20台显示器的总待机功率，再除以台数得到每台的待机功率，计算时需注意单位统一。
【解析】
1. 计算电路消耗的电能：
电能表参数$3000 \mathrm{imp/(kW·h)}$表示每消耗$1\mathrm{kW·h}$的电能，指示灯闪烁3000次。
指示灯闪烁6次时，电路消耗的电能：
$ W = \frac{6}{3000} \mathrm{kW·h} = 0.002 \mathrm{kW·h} $
因为$1\mathrm{kW·h}=3.6×10^6\mathrm{J}$，所以换算为焦耳：
$ W = 0.002×3.6×10^6 \mathrm{J} = 7200 \mathrm{J} $
2. 计算每台显示器的待机功率：
时间$ t = 2 \mathrm{min} = 2×60 \mathrm{s} = 120 \mathrm{s} $
20台显示器的总待机功率：
$ P_{\mathrm{总}} = \frac{W}{t} = \frac{7200 \mathrm{J}}{120 \mathrm{s}} = 60 \mathrm{W} $
每台显示器的待机功率：
$ P = \frac{P_{\mathrm{总}}}{20} = \frac{60 \mathrm{W}}{20} = 3 \mathrm{W} $
【答案】
7200；3
【知识点】
电能表参数理解；电功率的计算；电能单位换算
【点评】
本题属于电学基础题，考查电能表参数的实际应用与电功率的计算，解题核心是掌握电能表脉冲数与电能的对应关系，重点注意计算过程中单位的统一转换，提升学生对电学物理量的实际应用能力。
【难度系数】
0.7
【分析】
1. 首先分析闭合开关$S_1$的电路：此时电路为灯泡$L$的简单电路，已知灯泡实际功率为$0.5\ \mathrm{W}$，需从I-U图像中找到满足$P=UI=0.5\ \mathrm{W}$的电压和电流值，该电压即为电源电压（因为灯泡两端电压等于电源电压）。
2. 分析闭合$S_2$后的电路：灯泡与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，根据并联电路“各支路独立工作、互不影响”的特点，电流表示数的变化量等于通过滑动变阻器的电流。结合并联电路电压规律（滑动变阻器两端电压等于电源电压），利用欧姆定律即可求出滑动变阻器接入的阻值。
3. 分析最小总功率：电源电压恒定，根据$P=\frac{U^2}{R}$，总电阻越大，电路总功率越小。并联电路中滑动变阻器阻值最大时总电阻最大，先求出滑动变阻器的最大阻值，再计算其最小功率，结合灯泡的实际功率即可得到电路最小总功率。
【解析】
1. 确定电源电压：
闭合$S_1$时，电路为灯泡$L$的简单电路，其实际功率$P_L=0.5\ \mathrm{W}$。观察图(a)的$I-U$图像，当$U_L=2\ \mathrm{V}$，$I_L=0.25\ \mathrm{A}$时，$P_L=U_LI_L=2\ \mathrm{V} × 0.25\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{W}$，符合实际功率要求，因此电源电压$U=U_L=2\ \mathrm{V}$。
2. 计算滑动变阻器接入的阻值：
闭合$S_2$后，$L$与$R$并联，电流表测干路电流。根据并联电路的特点：
滑动变阻器两端电压等于电源电压：$U_R=U=2\ \mathrm{V}$；
电流表示数的变化量等于通过滑动变阻器的电流：$I_R=0.16\ \mathrm{A}$。
由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得此时滑动变阻器接入的阻值：
$R_{\mathrm{中}}=\frac{U_R}{I_R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=12.5\ \Omega$。
3. 计算电路最小总功率：
由步骤2可知滑动变阻器的最大阻值$R_{\mathrm{max}}=2R_{\mathrm{中}}=2 × 12.5\ \Omega=25\ \Omega$。
当滑动变阻器阻值最大时，其功率最小，根据$P=\frac{U^2}{R}$得：
$P_{R\mathrm{小}}=\frac{U^2}{R_{\mathrm{max}}}=\frac{(2\ \mathrm{V})^2}{25\ \Omega}=0.16\ \mathrm{W}$。
并联电路中灯泡两端电压不变，其实际功率保持$0.5\ \mathrm{W}$不变，因此电路最小总功率：
$P_{\mathrm{总小}}=P_L + P_{R\mathrm{小}}=0.5\ \mathrm{W} + 0.16\ \mathrm{W}=0.66\ \mathrm{W}$。
【答案】
$12.5$；$0.66$
【知识点】
并联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像考查电学综合计算，需要从图像中提取有效信息，同时灵活运用并联电路特点、欧姆定律和电功率公式，既考查了图像分析能力，也考查了电学公式的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这个问题，需回忆家庭电路中五孔插座的接线规则，即“左零右火中间地”。首先观察插座各孔的位置：A孔在右侧，B孔在左侧，C孔在中间位置，再根据接线原则对应确定每个孔应接的线。
【解析】
家庭电路中五孔插座的接线遵循“左零右火中间地”的原则：
1. A孔位于插座右侧，按照“右火”的规则，A孔接火线；
2. B孔位于插座左侧，按照“左零”的规则，B孔接零线；
3. C孔位于插座中间位置，是接地专用孔，因此C孔接地线。
【答案】
火；零；地
【知识点】
插座接线规范、家庭电路安全
【点评】
本题考查家庭电路中五孔插座的正确接线，属于家庭电路的基础考点，牢记“左零右火中间地”的接线原则是解题关键，正确接线能有效保障用电安全。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先根据电功率公式$ P=\frac{U^2}{R} $分析挡位：电源电压$ U $不变，电路总电阻越小，功率越大。开关$ S $接“1”时，$ R_1 $被短路，电路只有$ R_0 $，总电阻最小，功率最大，是高温挡；接“2”时，$ R_0 $与$ R_1 $串联，总电阻大，功率小，是低温挡。
然后根据欧姆定律计算电阻：接“1”时，电路为$ R_0 $的简单电路，已知电流和电压，可直接用$ R=\frac{U}{I} $求出$ R_0 $；接“2”时，两电阻串联，先求出总电阻，再用串联电阻的规律求出$ R_1 $。
最后计算高温挡产生的热量：高温挡时，电流通过$ R_0 $做功，电能全部转化为内能，用$ Q=W=UIt $计算热量即可。
【解析】
1. 判断挡位：
由公式$ P=\frac{U^2}{R} $可知，电源电压$ U $恒定，电路总电阻越小，电功率越大。
当开关$ S $接“1”时，$ R_1 $被短路，电路中只有$ R_0 $，总电阻最小，电功率最大，为高温挡；
当开关$ S $接“2”时，$ R_0 $与$ R_1 $串联，总电阻最大，电功率最小，为低温挡。
2. 计算电阻$ R_0 $：
当开关$ S $接“1”时，电路为$ R_0 $的简单电路，电流$ I_1=5A $，根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $可得：
$ R_0=\frac{U}{I_1}=\frac{220V}{5A}=44\Omega $
3. 计算电阻$ R_1 $：
当开关$ S $接“2”时，$ R_0 $与$ R_1 $串联，电流$ I_2=1A $，此时电路总电阻：
$ R_{总}=\frac{U}{I_2}=\frac{220V}{1A}=220\Omega $
根据串联电路电阻规律$ R_{总}=R_0+R_1 $，可得：
$ R_1=R_{总}-R_0=220\Omega -44\Omega=176\Omega $
4. 计算高温挡工作10min产生的热量：
电饭锅高温挡工作时，电能全部转化为内能，产生的热量$ Q=W=U I_1 t $，其中$ t=10min=600s $，代入数据：
$ Q=220V×5A×600s=6.6×10^5J $
【答案】
高温；44；176；$ 6.6×10^5 $
【知识点】
电功率挡位判断；欧姆定律应用；焦耳定律计算
【点评】
本题考查了电功率公式、欧姆定律、焦耳定律的综合应用，关键是理解电饭锅高低温挡的原理，明确不同开关状态下的电路连接方式，熟练运用相关公式进行计算。
【难度系数】
0.6
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