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20
0.2
4
1
12
5
并
150
节能、寿命长

220
100
110
25
暗
18
0.5
变小
不变
变小
$10\ \mathrm{mm}^2$
【分析】
首先判断电路为串联电路，电流表测电路总电流，电压表测$R_1$两端电压。根据串联电路电压规律，总电压等于各部分电压之和，可通过电源电压减去$R_1$两端电压得到$R_2$的电压；再利用电功公式$W=UIt$，代入$R_1$的电压、电路电流和换算后的时间，计算$R_1$每分钟消耗的电能。
【解析】
1. 计算$R_2$两端的电压：
由图可知，$R_1$与$R_2$串联，电源电压$U=3\ \mathrm{V}$，电压表测$R_1$两端电压$U_1=2\ \mathrm{V}$。
根据串联电路的电压规律：$U=U_1+U_2$，
则$R_2$两端的电压：$U_2=U-U_1=3\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$。
2. 计算$R_1$每分钟消耗的电能：
已知电路电流$I=0.1\ \mathrm{A}$，$U_1=2\ \mathrm{V}$，时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，
根据电功公式$W=U_1It$，
代入数据得：$W=2\ \mathrm{V} × 0.1\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{J}$。
【答案】
1；12
【知识点】
串联电路电压规律，电功的计算
【点评】
本题考查串联电路的电压特点和电功的计算，解题时需注意时间单位的换算，熟练掌握基本公式的应用是解题关键。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先，我们需要根据表格中两种灯的亮度等效关系来确定LED灯的数量：已知一盏LED灯亮度与100W白炽灯相当，要达到500W白炽灯的发光效果，用总等效功率除以单盏LED灯等效的白炽灯功率即可得到LED灯的数量。
接着，考虑LED灯的连接方式：LED灯的额定电压是24V，而蓄电池电压为24V，要让每盏LED灯都在额定电压下正常工作，根据串并联电路的电压特点，并联电路各支路电压等于电源电压，所以应采用并联连接。
然后计算白炽灯消耗的电能：先将功率单位换算为kW，再计算总工作时间，利用电能公式$W=Pt$进行计算。
最后分析优点，结合表格中LED灯的额定功率小、发光原理（无钨丝高温损耗），以及路灯的供电方式（风能光能互补），总结出节能、寿命长、环保等优点。
【解析】
1. 确定LED灯的数量：
已知一盏LED灯的亮度与100W的白炽灯相当，要使总发光效果相当于500W的白炽灯，所需LED灯的数量：
$ n = \frac{500\mathrm{W}}{100\mathrm{W}} = 5 $ 盏。
2. 确定连接方式：
LED灯的额定电压为24V，蓄电池的电压为24V，根据并联电路的电压特点（各支路两端电压等于电源电压），为使每盏LED灯都能正常发光，应将5盏LED灯并联。
3. 计算白炽灯消耗的电能：
白炽灯的功率 $ P = 500\mathrm{W} = 0.5\mathrm{kW} $，
一个月的总工作时间 $ t = 10\mathrm{h} × 30 = 300\mathrm{h} $，
根据电能公式 $ W = Pt $，可得消耗的电能：
$ W = 0.5\mathrm{kW} × 300\mathrm{h} = 150\mathrm{kW·h} $。
4. 分析优点：
从表格参数可知，LED灯额定功率远小于白炽灯，相同亮度下更节能；LED灯是二极管发光，无钨丝高温损耗，使用寿命更长；同时路灯采用风能、光能互补供电，属于绿色能源，更加环保。
【答案】
5；并；150；节能、寿命长（或环保、供电稳定等合理即可）
【知识点】
电功率计算；串并联电路特点；电能计算
【点评】
本题结合实际生活中的新型路灯，考查了电能、电功率的计算以及串并联电路的应用，需要结合表格信息提取有效数据，同时联系实际理解新能源供电的优势，注重物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先，要明确额定电压和额定功率是用电器本身的固有属性，与接入的电路无关，可直接从灯泡的标识中读取。其次，实际电压就是题目中给出的接入电路的电压。接下来，由于不考虑温度对灯丝电阻的影响，先根据额定电压和额定功率算出灯丝的电阻，再利用实际电压和电阻计算实际功率。最后，灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率小于额定功率时，亮度比正常工作时暗。
【解析】
1. 额定电压和额定功率是灯泡的固有参数，由标识“220 V 100 W”可知，额定电压为220 V，额定功率为100 W；
2. 灯泡接入110 V电路中，实际电压为110 V；
3. 计算灯丝电阻：根据公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，可得 $ R = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} = \frac{(220\ \mathrm{V})^2}{100\ \mathrm{W}} = 484\ \Omega $；
4. 计算实际功率：$ P_{实} = \frac{U_{实}^2}{R} = \frac{(110\ \mathrm{V})^2}{484\ \Omega} = 25\ \mathrm{W} $；
5. 因为实际功率25 W小于额定功率100 W，灯泡亮度由实际功率决定，所以亮度比正常工作时暗。
【答案】
220；100；110；25；暗
【知识点】
额定与实际功率；电功率计算
【点评】
本题主要考查额定功率、实际功率的概念理解及电功率公式的应用，关键在于明确额定参数的固有性，以及灯泡亮度由实际功率决定这一要点，属于电学基础题型，有助于加深对用电器工作状态的认识。
【难度系数】
0.8
【分析】
要使灯泡正常发光，其两端电压需等于额定电压6V。根据串联电路的电压规律，可先求出串联电阻两端的电压；再利用灯泡的额定功率和额定电压，通过$P=UI$算出灯泡正常发光时的电流，该电流与串联电阻的电流相等（串联电路电流处处相等）；最后结合欧姆定律$R=\frac{U}{I}$算出电阻阻值，利用$P=UI$算出电阻消耗的电功率。
【解析】
1. 计算灯泡正常发光时的电流：
已知灯泡额定电压$ U_L = 6V $，额定功率$ P_L = 1W $，由$ P = UI $可得，灯泡正常发光时的电流：
$ I = \frac{P_L}{U_L} = \frac{1W}{6V} = \frac{1}{6}A $
2. 计算串联电阻两端的电压：
串联电路总电压$ U = 9V $，根据串联电路电压规律$ U = U_L + U_R $，可得电阻两端电压：
$ U_R = U - U_L = 9V - 6V = 3V $
3. 计算串联电阻的阻值：
串联电路电流处处相等，通过电阻的电流$ I_R = I = \frac{1}{6}A $，由欧姆定律$ R = \frac{U}{I} $得：
$ R = \frac{U_R}{I_R} = \frac{3V}{\frac{1}{6}A} = 18Ω $
4. 计算电阻消耗的电功率：
由$ P = UI $可得，电阻消耗的功率：
$ P_R = U_R · I_R = 3V × \frac{1}{6}A = 0.5W $
【答案】
18；0.5
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查串联电路的特点、欧姆定律与电功率公式的综合应用，核心是明确灯泡正常发光时的电压为额定电压，且串联电路中电流处处相等，熟练运用相关公式即可解决问题。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先判断电路连接方式：滑动变阻器$ R $与灯泡$ L $并联，电流表测干路电流，电源电压恒定。
1. 分析灯泡$ L $的工作状态：并联电路各支路电压等于电源电压，灯泡$ L $的电阻不变，根据欧姆定律，通过灯泡的电流不变，再由$ P=UI $可知其电功率不变。
2. 分析电流表示数的变化：滑片$ P $向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，由于其两端电压等于电源电压不变，根据欧姆定律，通过滑动变阻器的电流变小；干路电流等于各支路电流之和，灯泡支路电流不变，滑动变阻器支路电流变小，所以干路电流（电流表示数）变小。
3. 分析滑动变阻器的电功率：根据$ P=\frac{U^2}{R} $，电源电压$ U $不变，滑动变阻器阻值$ R $变大，所以其消耗的电功率变小。
【解析】
1. 电路分析：由图可知，滑动变阻器$ R $与灯泡$ L $并联，电流表测干路电流，电源电压$ U $恒定。
2. 灯泡$ L $消耗的电功率分析：
并联电路中各支路两端电压等于电源电压，即$ U_L = U $，灯泡的电阻$ R_L $为定值，根据欧姆定律$ I = \frac{U}{R} $，通过灯泡的电流$ I_L = \frac{U}{R_L} $保持不变。
根据电功率公式$ P=UI $，灯泡消耗的电功率$ P_L = U · I_L $，因此$ P_L $不变。
3. 电流表示数分析：
滑片$ P $由中点向右端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值$ R $变大，其两端电压$ U_R = U $不变，根据$ I = \frac{U}{R} $，通过滑动变阻器的电流$ I_R = \frac{U}{R} $变小。
并联电路干路电流等于各支路电流之和，即$ I = I_L + I_R $，由于$ I_L $不变、$ I_R $变小，因此干路电流（电流表示数）变小。
4. 滑动变阻器$ R $消耗的电功率分析：
根据电功率公式$ P=\frac{U^2}{R} $，电源电压$ U $不变，滑动变阻器接入电路的阻值$ R $变大，因此滑动变阻器消耗的电功率$ P_R = \frac{U^2}{R} $变小。
【答案】
变小；不变；变小
【知识点】
并联电路的特点、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查并联电路的电流、电压规律，以及欧姆定律和电功率公式的综合应用，解题关键是明确并联电路中各支路独立工作、互不影响，再结合相关公式分析各物理量的变化。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这个问题，我们需要先求出电焊机工作时的输出电流，再根据安全载流量的要求选择合适的导线。首先利用电功率公式的变形公式计算电流，然后将计算出的电流与表格中不同导线的安全载流量对比，选择安全载流量大于等于该电流的导线规格。
【解析】
1. 根据电功率公式 $ P = UI $，变形可得电焊机的输出电流：
$ I = \frac{P}{U} $
2. 代入已知数据 $ P = 2000\ \mathrm{W} $，$ U = 40\ \mathrm{V} $，计算电流：
$ I = \frac{2000\ \mathrm{W}}{40\ \mathrm{V}} = 50\ \mathrm{A} $
3. 对比表格中的安全载流量：
$ 28\ \mathrm{A} ＜ 50\ \mathrm{A} $，$ 37\ \mathrm{A} ＜ 50\ \mathrm{A} $，$ 47\ \mathrm{A} ＜ 50\ \mathrm{A} $，$ 68\ \mathrm{A} ＞ 50\ \mathrm{A} $，只有横截面积为 $ 10\ \mathrm{mm}^2 $ 的导线安全载流量能满足要求。
【答案】
$10\ \mathrm{mm}^2$
【知识点】
电功率计算，安全载流量应用
【点评】
本题结合实际电焊场景，考查电功率公式的变形应用，需要理解安全载流量的实际意义，将物理知识与生活实际结合，培养解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
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