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A
D
C
A
900
$\boldsymbol{R_1}$
$\boldsymbol{R_1}$
$\boldsymbol{R_2}$
$\boldsymbol{R_2}$
额定电压为220V
5546.7
0.02
$\boldsymbol{3.6×10^5}$
10
解:
额定电流$I=\frac{P}{U}=\frac{9\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx0.04\ \mathrm{A}$
工作10h节约的电能$\Delta W=(P_{\mathrm{白}}-P_{\mathrm{LED}})t=(0.06\ \mathrm{kW}-0.009\ \mathrm{kW})×10\ \mathrm{h}=0.51\ \mathrm{kW·h}$(或$1.84×10^6\ \mathrm{J}$)
【分析】
要解决这道题,需先回忆各类电学仪表的功能,再逐一分析选项:首先明确电能表的核心作用是记录电路中用电器消耗电能的多少;电流表用于测量电流大小,电压表用于测量电压大小,不存在专门测量用电器用电时间的此类仪表,电能表也不具备该功能,通过对比即可排除错误选项,确定正确答案。
【解析】
对各选项逐一分析:
选项A:电能表的作用就是测量电路消耗电能的多少,该选项正确;
选项B:测量电流大小的仪表是电流表,并非电能表,该选项错误;
选项C:测量电压大小的仪表是电压表,并非电能表,该选项错误;
选项D:没有专门测量用电器用电时间的此类仪表,电能表不具备测量用电时间的功能,该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
电能表的功能
【点评】
本题属于电学基础题,主要考查对常见电学仪表功能的区分,只要牢记电能表、电流表、电压表各自的作用,就能轻松选出正确答案。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先回忆电功的计算公式$W=UIt$,明确电流做功的多少由用电器两端的电压、通过的电流和通电时间三个因素共同决定,仅强调其中一个或两个因素,无法判断电功大小。接着逐个分析选项:
对于A、B、C选项,都只提及了影响电功的一个因素,未控制其他因素不变,因此无法确定电流做功的多少;
对于D选项,电流做功的过程本质是电能转化为其他形式能的过程,电流做多少功,就消耗多少电能,因此该说法正确。
【解析】
根据电功公式$W=UIt$可知,电流做功的多少由电压$U$、电流$I$和通电时间$t$三个因素共同决定,需综合考虑三个因素才能判断电功大小:
选项A:仅指出通电时间长,未说明电压和电流的大小,无法确定电流做功的多少,故A错误;
选项B:仅指出通过用电器的电流大,未说明电压和通电时间,无法确定电流做功的多少,故B错误;
选项C:仅指出用电器两端的电压大,未说明电流和通电时间,无法确定电流做功的多少,故C错误;
选项D:电流做功的过程就是消耗电能的过程,电流做功越多,消耗的电能就越多,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
电功的影响因素;电功与电能的关系
【点评】
本题考查电功的概念及影响因素,核心是理解电功由多个因素共同决定,同时明确电流做功与电能消耗的对应关系,避免片面判断单个因素对电功的影响。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先明确电流做功的实质是电能转化为其他形式的能,电流做多少功就有多少电能发生转化。接下来分析两种用电器的能量转化特点:电热水器是纯电阻用电器,电流做的功几乎全部转化为内能;洗衣机是非纯电阻用电器,电流做的功大部分转化为机械能,只有少量转化为内能。已知两者电流做的功相等,因此电热水器转化为内能的电能更多,据此可判断选项。
【解析】
电流做功的实质是将电能转化为其他形式的能,电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。
1. 电热水器属于纯电阻用电器,电流所做的功几乎全部转化为内能;
2. 洗衣机属于非纯电阻用电器,电流做的功大部分转化为机械能,仅有少量转化为内能;
3. 题目中已知两者电流做的功相等,因此电热水器转化为内能的电能更多。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
纯电阻能量转化、非纯电阻能量转化、电流做功实质
【点评】
本题考查不同用电器的电能转化特点,核心是区分纯电阻与非纯电阻用电器的能量转化差异,需要学生牢记常见用电器的能量转化类型,属于基础概念考查题。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,首先回忆电功的计算公式:电功$ W = UIt $。题目中给出了两个导体的电压之比、电流之比,且时间相同,因此可以利用该公式计算电流做功的比值。具体思路如下:
1. 设两个导体的电压分别为$ U_1 $、$ U_2 $,电流分别为$ I_1 $、$ I_2 $,通电时间均为$ t $;
2. 根据电功公式分别写出两个导体的电功表达式$ W_1 = U_1I_1t $、$ W_2 = U_2I_2t $;
3. 计算功的比值时,时间$ t $可约去,代入已知的电压、电流比值即可求出结果。
【解析】
已知:$ U_1:U_2 = 3:4 $,$ I_1:I_2 = 4:3 $,$ t_1 = t_2 = t $
求:$ W_1:W_2 $
解:根据电功公式$ W = UIt $,可得
$ W_1 = U_1I_1t $,$ W_2 = U_2I_2t $
则两个导体的电功之比为:
$\frac{W_1}{W_2} = \frac{U_1I_1t}{U_2I_2t} = \frac{U_1}{U_2} × \frac{I_1}{I_2}$
将$ \frac{U_1}{U_2} = \frac{3}{4} $,$ \frac{I_1}{I_2} = \frac{4}{3} $代入上式:
$\frac{W_1}{W_2} = \frac{3}{4} × \frac{4}{3} = 1$
因此$ W_1:W_2 = 1:1 $,故选A。
【答案】
A
【知识点】
1. 电功的计算
2. 比例法解题
【点评】
本题是电功公式的基础应用类题目,核心是灵活运用$ W = UIt $进行比例运算。解题时注意通电时间相同可约去,只要熟练掌握电功公式,就能轻松得出结果,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这个问题,首先需要回忆电流做功的计算公式,电功的计算公式为$W = UIt$。题目中已经给出了电路两端的电压$U = 6V$、通过的电流$I = 0.5A$以及通电时间$t = 5min$,但时间单位是分钟,而公式中时间的单位需要是秒,所以第一步要先将时间单位进行转换,之后再代入公式计算电流做的功。
【解析】
1. 统一时间单位:
因为$1min = 60s$,所以$5min = 5×60s = 300s$。
2. 代入电功公式计算:
根据电功公式$W = UIt$,将$U = 6V$、$I = 0.5A$、$t = 300s$代入可得:
$W = 6V×0.5A×300s = 900J$。
【答案】
900
【知识点】
电功的计算
【点评】
本题考查电功的基本计算,属于基础题型。解题的关键是牢记电功公式$W = UIt$,并注意时间单位的统一,只要掌握基本公式和单位换算,就能轻松得出结果。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们可以分串联和并联两种电路情况分别分析:
1. 串联电路:串联电路中电流处处相等。根据欧姆定律$U=IR$,在电流$I$相同的情况下,电阻越大,两端的电压越大,因为$R_1>R_2$,所以$R_1$两端电压更大;再根据电功公式$W=I^2Rt$,电流$I$和时间$t$相同,电阻越大,电流做的功越多,因此相同时间内电流通过$R_1$做的功多。
2. 并联电路:并联电路中各支路两端电压相等。根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,在电压$U$相同的情况下,电阻越小,通过的电流越大,因为$R_1>R_2$,所以通过$R_2$的电流更大;再根据电功公式$W=\frac{U^2}{R}t$,电压$U$和时间$t$相同,电阻越小,电流做的功越多,因此相同时间内电流通过$R_2$做的功多。
【解析】
串联电路情况:
串联电路电流处处相等,即$I_1=I_2=I$。由欧姆定律$U=IR$,因为$R_1>R_2$,所以$U_1=IR_1>U_2=IR_2$,即$R_1$两端电压大。
电功公式$W=I^2Rt$,$I$、$t$相同,$R_1>R_2$,则$W_1=I^2R_1t>W_2=I^2R_2t$,相同时间内电流通过$R_1$做功多。
并联电路情况:
并联电路各支路电压相等,即$U_1=U_2=U$。由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,$R_1>R_2$,则$I_2=\frac{U}{R_2}>I_1=\frac{U}{R_1}$,即通过$R_2$的电流大。
电功公式$W=\frac{U^2}{R}t$,$U$、$t$相同,$R_1>R_2$,则$W_2=\frac{U^2}{R_2}t>W_1=\frac{U^2}{R_1}t$,相同时间内电流通过$R_2$做功多。
【答案】
$\boldsymbol{R_1}$;$\boldsymbol{R_1}$;$\boldsymbol{R_2}$;$\boldsymbol{R_2}$
【知识点】
串联电路特点;并联电路特点;电功的计算
【点评】
本题考查串并联电路的电流、电压规律,以及欧姆定律和电功公式的应用,需要根据电路特点选择合适的公式分析,关键是明确串并联电路中电流、电压的关系,结合电阻大小比较物理量的变化。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先回忆电能表各参数的物理意义:“220V”是电能表的额定电压参数,指电能表正常工作的电压;电能表的读数最后一位是小数位,直接读取表盘数字即可得到已用电量;对于脉冲指示灯闪烁次数计算电能,需根据“1600imp/(kW·h)”的含义,即每消耗1kW·h电能闪烁1600次,通过闪烁次数与总脉冲数的比值计算消耗的电能。
1. 先明确“220V”的含义:电能表的额定电压为220V,即该电能表要在220V的电路中正常工作;
2. 读取已用电量:表盘数字最后一位是小数,所以已用电5546.7kW·h;
3. 计算闪烁32次消耗的电能:用闪烁次数除以1600imp/(kW·h)对应的脉冲数,得到消耗的电能。
【解析】
1. 电能表上“220V”表示该电能表的额定电压为220V,即电能表正常工作时的电压为220V;
2. 电能表的表盘读数最后一位是小数位,因此表盘显示已用电$\boldsymbol{5546.7\ kW·h}$;
3. 由表盘参数“1600imp/(kW·h)”可知,每消耗$1\ kW·h$的电能,电能表脉冲指示灯闪烁1600次。
则指示灯闪烁32次时,用电器消耗的电能:
$W=\frac{32}{1600}\ kW·h=0.02\ kW·h$
【答案】
额定电压为220V;5546.7;0.02
【知识点】
电能表参数解读、电能表读数、电能计算
【点评】
本题考查电能表的基础应用,需掌握电能表各参数的含义、读数规则及利用脉冲数计算电能的方法,属于电学基础题型,贴近生活实际。
【难度系数】
0.8
【分析】
第一空:需完成电能单位的换算,牢记$1kW·h=3.6×10^6 J$,将$0.1kW·h$代入换算公式即可得到结果。
第二空:首先根据电功公式$W=UIt$计算太阳能板每天产生的总充电电能,再结合充电效率求出每天实际充入锂电池的有效电能,最后用锂电池的总容量除以每天的有效充电电能,就能得出充满电池所需的天数,计算时可通过统一单位简化运算。
【解析】
1. 电能单位换算:
已知$1kW·h=3.6×10^6 J$,则$0.1kW·h=0.1×3.6×10^6 J=3.6×10^5 J$。
2. 计算充满锂电池所需天数:
① 太阳能板的充电功率:$P=UI=5V×0.25A=1.25W=0.00125kW$
② 每天太阳能板产生的总电能:$W_{总}=Pt=0.00125kW×10h=0.0125kW·h$
③ 由充电效率为$80\%$,可得每天实际充入锂电池的有效电能:
$W_{有}=W_{总}×80\%=0.0125kW·h×0.8=0.01kW·h$
④ 锂电池总容量为$0.1kW·h$,充满所需天数:
$n=\frac{W_{总容量}}{W_{有}}=\frac{0.1kW·h}{0.01kW·h/天}=10天$
【答案】
$3.6×10^5$;10
【知识点】
电能单位换算、电功计算、能量效率计算
【点评】
本题考查电能单位换算及电功、充电效率的综合应用,需熟练掌握电能单位间的换算关系,理解充电效率的物理意义,正确运用电功公式计算,属于基础应用型题目,贴近生活实际,有助于提升用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,可分两步进行思考:
1. 求LED灯的额定电流:已知额定功率和额定电压,根据电功率公式$P=UI$,变形得到$I=\frac{P}{U}$,代入额定参数即可算出额定电流。
2. 计算节约的电能:LED灯与白炽灯工作时间相同,节约的电能为两者消耗电能的差值。根据电能公式$W=Pt$,先统一功率和时间的单位,再用功率差乘以工作时间,最后按要求保留两位小数即可。
【解析】
1. 计算LED灯的额定电流:
由电功率公式$P=UI$变形得$I=\frac{P}{U}$,将额定功率$P=9\ \mathrm{W}$、额定电压$U=220\ \mathrm{V}$代入公式:
$I=\frac{9\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx0.04\ \mathrm{A}$
2. 计算工作10h节约的电能:
先进行单位换算:$P_{\mathrm{LED}}=9\ \mathrm{W}=0.009\ \mathrm{kW}$,$P_{\mathrm{白}}=60\ \mathrm{W}=0.06\ \mathrm{kW}$,工作时间$t=10\ \mathrm{h}$。
节约的电能为两者电能之差,即$\Delta W=(P_{\mathrm{白}}-P_{\mathrm{LED}})t$,代入数据:
$\Delta W=(0.06\ \mathrm{kW}-0.009\ \mathrm{kW})×10\ \mathrm{h}=0.51\ \mathrm{kW·h}$
(或换算为焦耳:$\Delta W=(60\ \mathrm{W}-9\ \mathrm{W})×10×3600\ \mathrm{s}=51\ \mathrm{W}×36000\ \mathrm{s}\approx1.84×10^6\ \mathrm{J}$)
【答案】
LED灯的额定电流约为$0.04\ \mathrm{A}$;工作10h节约的电能为$0.51\ \mathrm{kW·h}$(或$1.84×10^6\ \mathrm{J}$)
【知识点】
电功率公式应用、电能计算、单位换算
【点评】
本题考查电学基础计算,核心是灵活运用$P=UI$和$W=Pt$公式,解题时需注意单位统一与换算,计算过程要细心,保证结果符合保留两位小数的要求。
【难度系数】
0.85