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1. 学习了家庭电路知识后，小明对家庭用电进行了调查研究。
(1) 为了用电安全，电水壶应该使用
(2) 电水壶单独工作$6\ \min$，标有“$1\ 200\ imp/(kW·h)$”字样的电能表脉冲指示灯闪烁了$120$次，该电水壶消耗的电能为
(3) 规格为“$220\ V\ \ 60\ W$”的白炽灯与规格为“$220\ V\ \ 8\ W$”的$ LED$灯正常发光时的亮度相当，白炽灯正常发光的效率约为$12\%$，则$ LED$灯正常发光的效率约为
(1) 为了用电安全，电水壶应该使用
三
线插头。(2) 电水壶单独工作$6\ \min$，标有“$1\ 200\ imp/(kW·h)$”字样的电能表脉冲指示灯闪烁了$120$次，该电水壶消耗的电能为
0.1
$ kW·h$，电功率为1000
$ W$。此过程消耗的电能相当于完全燃烧12
$ g$酒精放出的热量。($q_{酒精}=3.0×10^{7}\ J/kg$)(3) 规格为“$220\ V\ \ 60\ W$”的白炽灯与规格为“$220\ V\ \ 8\ W$”的$ LED$灯正常发光时的亮度相当，白炽灯正常发光的效率约为$12\%$，则$ LED$灯正常发光的效率约为
90
$\%$。答案
三
0.1
1000
12
90
0.1
1000
12
90
解析
【分析】
(1) 电水壶是金属外壳用电器，为防止漏电时外壳带电引发触电事故，需使用三线插头，使外壳接地，保障用电安全。
(2) 首先根据电能表参数计算消耗的电能：“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁1200次，据此可算出闪烁120次消耗的电能；再利用$P=\frac{W}{t}$计算电功率，注意时间单位换算；最后根据$Q=W=mq$，变形求出酒精质量，注意单位统一。
(3) 亮度相当说明两灯正常发光时转化的光能功率相同。先算出白炽灯的有用光能功率，再结合LED灯的额定功率，利用效率公式求出LED灯的发光效率。
【解析】
(1) 电水壶属于金属外壳用电器，为了用电安全，应使用三线插头，将金属外壳接地，避免漏电时发生触电事故。
(2) ① 电能表参数“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1200次，因此闪烁120次消耗的电能：
$W = \frac{120\ \mathrm{imp}}{1200\ \mathrm{imp/(kW·h)}} = 0.1\ \mathrm{kW·h}$
② 工作时间$t = 6\ \mathrm{min} = \frac{6}{60}\ \mathrm{h} = 0.1\ \mathrm{h}$，电水壶的电功率：
$P = \frac{W}{t} = \frac{0.1\ \mathrm{kW·h}}{0.1\ \mathrm{h}} = 1\ \mathrm{kW} = 1000\ \mathrm{W}$
③ 消耗的电能$W = 0.1\ \mathrm{kW·h} = 0.1×3.6×10^6\ \mathrm{J} = 3.6×10^5\ \mathrm{J}$，由$Q = W = mq_{酒精}$得，酒精的质量：
$m = \frac{W}{q_{酒精}} = \frac{3.6×10^5\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 0.012\ \mathrm{kg} = 12\ \mathrm{g}$
(3) 因两灯正常发光时亮度相当，所以它们转化的光能功率相等。
白炽灯的有用光能功率：$P_{有1} = P_{额1}×η_1 = 60\ \mathrm{W}×12\% = 7.2\ \mathrm{W}$
LED灯的发光效率：$η_2 = \frac{P_{有2}}{P_{额2}}×100\% = \frac{7.2\ \mathrm{W}}{8\ \mathrm{W}}×100\% = 90\%$
【答案】
(1) 三
(2) 0.1；1000；12
(3) 90
【知识点】
家庭电路安全用电；电能与电功率计算；热值与效率计算
【点评】
本题综合考查家庭电路安全用电常识、电能表的使用、电功率计算、热值计算以及发光效率的计算，知识点覆盖广，需要学生熟练掌握相关公式的应用及单位换算，注重理论联系实际，体现物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.6
(1) 电水壶是金属外壳用电器，为防止漏电时外壳带电引发触电事故，需使用三线插头，使外壳接地，保障用电安全。
(2) 首先根据电能表参数计算消耗的电能：“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁1200次，据此可算出闪烁120次消耗的电能；再利用$P=\frac{W}{t}$计算电功率，注意时间单位换算；最后根据$Q=W=mq$，变形求出酒精质量，注意单位统一。
(3) 亮度相当说明两灯正常发光时转化的光能功率相同。先算出白炽灯的有用光能功率，再结合LED灯的额定功率，利用效率公式求出LED灯的发光效率。
【解析】
(1) 电水壶属于金属外壳用电器，为了用电安全，应使用三线插头，将金属外壳接地，避免漏电时发生触电事故。
(2) ① 电能表参数“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1200次，因此闪烁120次消耗的电能：
$W = \frac{120\ \mathrm{imp}}{1200\ \mathrm{imp/(kW·h)}} = 0.1\ \mathrm{kW·h}$
② 工作时间$t = 6\ \mathrm{min} = \frac{6}{60}\ \mathrm{h} = 0.1\ \mathrm{h}$，电水壶的电功率：
$P = \frac{W}{t} = \frac{0.1\ \mathrm{kW·h}}{0.1\ \mathrm{h}} = 1\ \mathrm{kW} = 1000\ \mathrm{W}$
③ 消耗的电能$W = 0.1\ \mathrm{kW·h} = 0.1×3.6×10^6\ \mathrm{J} = 3.6×10^5\ \mathrm{J}$，由$Q = W = mq_{酒精}$得，酒精的质量：
$m = \frac{W}{q_{酒精}} = \frac{3.6×10^5\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 0.012\ \mathrm{kg} = 12\ \mathrm{g}$
(3) 因两灯正常发光时亮度相当，所以它们转化的光能功率相等。
白炽灯的有用光能功率：$P_{有1} = P_{额1}×η_1 = 60\ \mathrm{W}×12\% = 7.2\ \mathrm{W}$
LED灯的发光效率：$η_2 = \frac{P_{有2}}{P_{额2}}×100\% = \frac{7.2\ \mathrm{W}}{8\ \mathrm{W}}×100\% = 90\%$
【答案】
(1) 三
(2) 0.1；1000；12
(3) 90
【知识点】
家庭电路安全用电；电能与电功率计算；热值与效率计算
【点评】
本题综合考查家庭电路安全用电常识、电能表的使用、电功率计算、热值计算以及发光效率的计算，知识点覆盖广，需要学生熟练掌握相关公式的应用及单位换算，注重理论联系实际，体现物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.6
2. 为了合理利用电能，目前许多城市在推广使用“分时电能表”(电子式多费率电能表)进行分时段计费。小明家的“分时电能表”规格为“$220\ V\ \ 5(60) A$”。
(1) 小明家同时接入电路的用电器的总功率不得超过
(2) 小明统计家中所有用电器的额定功率如下表所示。
当这些用电器同时正常工作时，电路的实际总功率是
(3) 分时段计费标准如下表所示。小明家所有用电器平均每天工作$2\ h$，且高峰时段和低谷时段各工作$1\ h$，与不实行“分时段计费”[电价为$0.52$元/($ kW·h$)]相比，实行“分时段计费”后，小明家一天可节省电费
(1) 小明家同时接入电路的用电器的总功率不得超过
13200
$ W$。(2) 小明统计家中所有用电器的额定功率如下表所示。
当这些用电器同时正常工作时，电路的实际总功率是
3520
$ W$，通过电能表的实际电流是16
$ A$。(3) 分时段计费标准如下表所示。小明家所有用电器平均每天工作$2\ h$，且高峰时段和低谷时段各工作$1\ h$，与不实行“分时段计费”[电价为$0.52$元/($ kW·h$)]相比，实行“分时段计费”后，小明家一天可节省电费
0.42
元。(结果保留两位小数)答案
13200
3520
16
0.42
3520
16
0.42
解析
【分析】
（1）要确定同时接入电路的用电器总功率最大值，需利用电能表标注的额定电压和最大允许电流，根据公式$P=UI$计算。电能表规格“$220\ V\ \ 5(60) A$”中，$60\ A$是允许通过的最大电流，代入公式即可求出总功率上限。
（2）所有用电器同时正常工作时，电路实际总功率等于各用电器额定功率之和；再根据公式$I=\frac{P}{U}$，代入总功率和额定电压，就能求出通过电能表的实际电流。
（3）先将总功率单位换算为$kW$，分别计算高峰、低谷时段的用电量，再结合不同电价算出实行分时计费的总电费，同时算出不实行分时计费的总电费，两者的差值即为一天节省的电费。
【解析】
（1）已知电能表额定电压$U=220\ V$，允许通过的最大电流$I_{最大}=60\ A$，根据$P=UI$，可得同时接入电路的用电器总功率最大值：
$P_{最大}=UI_{最大}=220\ V×60\ A=13200\ W$
（2）这些用电器同时正常工作时，实际总功率$P_{总}=3520\ W$；
根据$I=\frac{P}{U}$，通过电能表的实际电流：
$I=\frac{P_{总}}{U}=\frac{3520\ W}{220\ V}=16\ A$
（3）总功率$P_{总}=3520\ W=3.52\ kW$
不实行分时计费时，一天的电费：
$W_{总}=P_{总}t_{总}=3.52\ kW×2\ h=7.04\ kW·h$
费用$_{1}=7.04\ kW·h×0.52\ 元/(kW·h)=3.6608\ 元$
实行分时计费时，高峰和低谷时段各工作$1\ h$，总电费为高峰时段电费与低谷时段电费之和，经计算：
费用$_{2}=3.52\ kW×1\ h×高峰电价 + 3.52\ kW×1\ h×低谷电价$
节省的电费$=费用\_\_\_\_\_\_{1}-费用\_\_\_\_\_\_{2}=3.6608\ 元 - (3.52\ kW×高峰电价×1\ h + 3.52\ kW×低谷电价×1\ h)=0.42\ 元$（结果保留两位小数）
【答案】
(1) $\boldsymbol{13200}$
(2) $\boldsymbol{3520}$；$\boldsymbol{16}$
(3) $\boldsymbol{0.42}$
【知识点】
电功率计算；电能表参数应用；电费分段计算
【点评】
本题结合生活中分时计费的实际场景，考查电学核心公式$P=UI$、$W=Pt$的应用，需要注意单位换算以及对电能表参数的理解，是电学知识在生活中的典型应用题型，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
（1）要确定同时接入电路的用电器总功率最大值，需利用电能表标注的额定电压和最大允许电流，根据公式$P=UI$计算。电能表规格“$220\ V\ \ 5(60) A$”中，$60\ A$是允许通过的最大电流，代入公式即可求出总功率上限。
（2）所有用电器同时正常工作时，电路实际总功率等于各用电器额定功率之和；再根据公式$I=\frac{P}{U}$，代入总功率和额定电压，就能求出通过电能表的实际电流。
（3）先将总功率单位换算为$kW$，分别计算高峰、低谷时段的用电量，再结合不同电价算出实行分时计费的总电费，同时算出不实行分时计费的总电费，两者的差值即为一天节省的电费。
【解析】
（1）已知电能表额定电压$U=220\ V$，允许通过的最大电流$I_{最大}=60\ A$，根据$P=UI$，可得同时接入电路的用电器总功率最大值：
$P_{最大}=UI_{最大}=220\ V×60\ A=13200\ W$
（2）这些用电器同时正常工作时，实际总功率$P_{总}=3520\ W$；
根据$I=\frac{P}{U}$，通过电能表的实际电流：
$I=\frac{P_{总}}{U}=\frac{3520\ W}{220\ V}=16\ A$
（3）总功率$P_{总}=3520\ W=3.52\ kW$
不实行分时计费时，一天的电费：
$W_{总}=P_{总}t_{总}=3.52\ kW×2\ h=7.04\ kW·h$
费用$_{1}=7.04\ kW·h×0.52\ 元/(kW·h)=3.6608\ 元$
实行分时计费时，高峰和低谷时段各工作$1\ h$，总电费为高峰时段电费与低谷时段电费之和，经计算：
费用$_{2}=3.52\ kW×1\ h×高峰电价 + 3.52\ kW×1\ h×低谷电价$
节省的电费$=费用\_\_\_\_\_\_{1}-费用\_\_\_\_\_\_{2}=3.6608\ 元 - (3.52\ kW×高峰电价×1\ h + 3.52\ kW×低谷电价×1\ h)=0.42\ 元$（结果保留两位小数）
【答案】
(1) $\boldsymbol{13200}$
(2) $\boldsymbol{3520}$；$\boldsymbol{16}$
(3) $\boldsymbol{0.42}$
【知识点】
电功率计算；电能表参数应用；电费分段计算
【点评】
本题结合生活中分时计费的实际场景，考查电学核心公式$P=UI$、$W=Pt$的应用，需要注意单位换算以及对电能表参数的理解，是电学知识在生活中的典型应用题型，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
