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13. 小刚研究家中的电热水壶和电饭煲的工作情况，进行了如下实验：他先关闭家中所有的用电器，并记录电能表的示数。他在电热水壶中装入1.8 L、初温为10 ℃的水，在电饭煲中放入需要加热的食物，让电热水壶和电饭煲同时开始工作，10 min后电热水壶中水的温度达到100 ℃，电热水壶自动断开开关，小刚观察到此时电能表的示数变化了0.35 kW·h。再过20 min电饭煲煮熟食物，并自动切换为保温状态，小刚观察到此时电能表的示数变化了0.3 kW·h。已知水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$，在这30 min内，下列说法不正确的是（）。
A.电热水壶的实际功率为1200 W
B.电热水壶的热效率约为94.5%
C.电饭煲比电热水壶消耗电能快
D.电饭煲消耗的电能为0.45 kW·h
A.电热水壶的实际功率为1200 W
B.电热水壶的热效率约为94.5%
C.电饭煲比电热水壶消耗电能快
D.电饭煲消耗的电能为0.45 kW·h
答案
ABD
解析
【分析】
要解决本题，需先明确电热水壶和电饭煲的工作时间、对应消耗的电能，再结合电功率、热效率、电能消耗快慢等知识点逐一分析选项：首先确定各用电器的工作时段：电热水壶工作10min，对应10min时电能表的变化量0.35kW·h；电饭煲在电热水壶断开后单独工作20min，对应10min到30min电能表的变化量0.3kW·h。再对每个选项通过公式计算判断正误。
【解析】
整理已知量：
电热水壶：工作时间$t_1=10\ \mathrm{min}=\frac{1}{6}\ \mathrm{h}$，消耗电能$W_1=0.35\ \mathrm{kW·h}$；
电饭煲：工作时间$t_2=20\ \mathrm{min}=\frac{1}{3}\ \mathrm{h}$，消耗电能$W_2=0.3\ \mathrm{kW·h}$；
水的质量$m=1.8\ \mathrm{L}=1.8\ \mathrm{kg}$，温度变化$\Delta t=100°\mathrm{C}-10°\mathrm{C}=90°\mathrm{C}$，水的比热容$c=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
逐一分析选项：
1. 选项A：电热水壶实际功率$P_1=\frac{W_1}{t_1}=\frac{0.35\ \mathrm{kW·h}}{\frac{1}{6}\ \mathrm{h}}=2.1\ \mathrm{kW}=2100\ \mathrm{W}≠1200\ \mathrm{W}$，A错误；
2. 选项B：水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.8\ \mathrm{kg}×90°\mathrm{C}=680400\ \mathrm{J}$；
电热水壶消耗的电能$W_1=0.35\ \mathrm{kW·h}=1.26×10^6\ \mathrm{J}$；
热效率$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W_1}×100\%=\frac{680400\ \mathrm{J}}{1.26×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=54\%≠94.5\%$，B错误；
3. 选项C：电饭煲功率$P_2=\frac{W_2}{t_2}=\frac{0.3\ \mathrm{kW·h}}{\frac{1}{3}\ \mathrm{h}}=0.9\ \mathrm{kW}=900\ \mathrm{W}$；
因$P_1=2100\ \mathrm{W}＞P_2=900\ \mathrm{W}$，电热水壶消耗电能更快，C错误；
4. 选项D：电饭煲消耗的电能为$0.3\ \mathrm{kW·h}≠0.45\ \mathrm{kW·h}$，D错误；
综上，不正确的选项为ABD。
【答案】
ABD
【知识点】
电功率计算、热效率计算、电能表的应用
【点评】
本题综合考查电学和热学的核心计算，需准确区分电能表不同时段的变化量对应哪个用电器的电能，计算时注意单位换算，易错点是电饭煲消耗电能的确定，整体需掌握公式的灵活运用。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先明确电热水壶和电饭煲的工作时间、对应消耗的电能，再结合电功率、热效率、电能消耗快慢等知识点逐一分析选项：首先确定各用电器的工作时段：电热水壶工作10min，对应10min时电能表的变化量0.35kW·h；电饭煲在电热水壶断开后单独工作20min，对应10min到30min电能表的变化量0.3kW·h。再对每个选项通过公式计算判断正误。
【解析】
整理已知量：
电热水壶：工作时间$t_1=10\ \mathrm{min}=\frac{1}{6}\ \mathrm{h}$，消耗电能$W_1=0.35\ \mathrm{kW·h}$；
电饭煲：工作时间$t_2=20\ \mathrm{min}=\frac{1}{3}\ \mathrm{h}$，消耗电能$W_2=0.3\ \mathrm{kW·h}$；
水的质量$m=1.8\ \mathrm{L}=1.8\ \mathrm{kg}$，温度变化$\Delta t=100°\mathrm{C}-10°\mathrm{C}=90°\mathrm{C}$，水的比热容$c=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。
逐一分析选项：
1. 选项A：电热水壶实际功率$P_1=\frac{W_1}{t_1}=\frac{0.35\ \mathrm{kW·h}}{\frac{1}{6}\ \mathrm{h}}=2.1\ \mathrm{kW}=2100\ \mathrm{W}≠1200\ \mathrm{W}$，A错误；
2. 选项B：水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1.8\ \mathrm{kg}×90°\mathrm{C}=680400\ \mathrm{J}$；
电热水壶消耗的电能$W_1=0.35\ \mathrm{kW·h}=1.26×10^6\ \mathrm{J}$；
热效率$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W_1}×100\%=\frac{680400\ \mathrm{J}}{1.26×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=54\%≠94.5\%$，B错误；
3. 选项C：电饭煲功率$P_2=\frac{W_2}{t_2}=\frac{0.3\ \mathrm{kW·h}}{\frac{1}{3}\ \mathrm{h}}=0.9\ \mathrm{kW}=900\ \mathrm{W}$；
因$P_1=2100\ \mathrm{W}＞P_2=900\ \mathrm{W}$，电热水壶消耗电能更快，C错误；
4. 选项D：电饭煲消耗的电能为$0.3\ \mathrm{kW·h}≠0.45\ \mathrm{kW·h}$，D错误；
综上，不正确的选项为ABD。
【答案】
ABD
【知识点】
电功率计算、热效率计算、电能表的应用
【点评】
本题综合考查电学和热学的核心计算，需准确区分电能表不同时段的变化量对应哪个用电器的电能，计算时注意单位换算，易错点是电饭煲消耗电能的确定，整体需掌握公式的灵活运用。
【难度系数】
0.5
三、实验题
14. 关于测量额定电压为2.5 V的小灯泡电功率的实验，请按要求完成下列问题。
（1）用笔画线表示导线，将电压表正确连入如图甲所示的实物电路中。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至（选填“B”或“C”）端。
（3）正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数。某同学用一根导线排查电路故障，当他把导线的两端分别接在A、D和A、C接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数。根据上述现象可判断出电路的故障是（填字母）。
A. 电流表断路 B. 电流表短路
C. 滑动变阻器断路 D. 滑动变阻器被短路
（4）故障排除后闭合开关，为测量小灯泡的额定功率，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W。
14. 关于测量额定电压为2.5 V的小灯泡电功率的实验，请按要求完成下列问题。
（1）用笔画线表示导线，将电压表正确连入如图甲所示的实物电路中。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至（选填“B”或“C”）端。
（3）正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数。某同学用一根导线排查电路故障，当他把导线的两端分别接在A、D和A、C接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数。根据上述现象可判断出电路的故障是（填字母）。
A. 电流表断路 B. 电流表短路
C. 滑动变阻器断路 D. 滑动变阻器被短路
（4）故障排除后闭合开关，为测量小灯泡的额定功率，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W。
答案
(1) 电压表与小灯泡并联，由于小灯泡额定电压为2.5V，电压表量程选择0-3V，连接如下图：
[此处因格式问题无法精确画出连线，正确连接为电压表“-”接小灯泡左端，“3”接小灯泡右端]
(2) B
(3) C
(4) 0.75
[此处因格式问题无法精确画出连线，正确连接为电压表“-”接小灯泡左端，“3”接小灯泡右端]
(2) B
(3) C
(4) 0.75
解析
【分析】
本题围绕测量额定电压为2.5V小灯泡电功率的实验展开，需依次完成电压表正确连接、滑动变阻器初始位置判断、电路故障排查及额定功率计算：
1. 电压表连接：需并联在小灯泡两端，根据小灯泡额定电压选择合适量程，保证正负接线柱连接正确；
2. 滑动变阻器初始位置：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处以保护电路，结合接线情况判断滑片位置；
3. 电路故障分析：根据灯不发光、电表无示数判断为断路故障，结合导线连接后的现象确定故障点；
4. 额定功率计算：读取额定电压下的电流，利用公式P=UI计算额定功率。
【解析】
（1）电压表应并联在小灯泡两端，小灯泡额定电压为2.5V，因此选择0~3V量程，将电压表的“-”接线柱连接到小灯泡的左端，“3”接线柱连接到小灯泡的右端，完成正确连接；
（2）闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，由图甲可知滑动变阻器接A、C接线柱，滑片P移至B端时接入电路的电阻丝最长，电阻最大，故填B；
（3）闭合开关后灯不发光，电压表、电流表均无示数，说明电路为断路故障。用导线接A、D和A、C时，小灯泡发光且电压表有示数，说明故障是滑动变阻器断路（若电流表断路，接A、C时电路仍不通，灯不亮；滑动变阻器断路时，导线连接A、C可接通电路），故选C；
（4）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，由图乙可知电流表示数为0.3A，小灯泡额定电压为2.5V，因此额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
【答案】
(1) 电压表“-”接小灯泡左端，“3”接小灯泡右端；(2) B；(3) C；(4) 0.75
【知识点】
测量小灯泡电功率、电路故障分析、电功率计算
【点评】
本题是电学实验基础题，涵盖电路连接、滑动变阻器操作、故障判断及功率计算，需掌握实验基本操作和故障排查方法，是初中电学的核心实验题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕测量额定电压为2.5V小灯泡电功率的实验展开，需依次完成电压表正确连接、滑动变阻器初始位置判断、电路故障排查及额定功率计算：
1. 电压表连接：需并联在小灯泡两端，根据小灯泡额定电压选择合适量程，保证正负接线柱连接正确；
2. 滑动变阻器初始位置：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处以保护电路，结合接线情况判断滑片位置；
3. 电路故障分析：根据灯不发光、电表无示数判断为断路故障，结合导线连接后的现象确定故障点；
4. 额定功率计算：读取额定电压下的电流，利用公式P=UI计算额定功率。
【解析】
（1）电压表应并联在小灯泡两端，小灯泡额定电压为2.5V，因此选择0~3V量程，将电压表的“-”接线柱连接到小灯泡的左端，“3”接线柱连接到小灯泡的右端，完成正确连接；
（2）闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，由图甲可知滑动变阻器接A、C接线柱，滑片P移至B端时接入电路的电阻丝最长，电阻最大，故填B；
（3）闭合开关后灯不发光，电压表、电流表均无示数，说明电路为断路故障。用导线接A、D和A、C时，小灯泡发光且电压表有示数，说明故障是滑动变阻器断路（若电流表断路，接A、C时电路仍不通，灯不亮；滑动变阻器断路时，导线连接A、C可接通电路），故选C；
（4）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，由图乙可知电流表示数为0.3A，小灯泡额定电压为2.5V，因此额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
【答案】
(1) 电压表“-”接小灯泡左端，“3”接小灯泡右端；(2) B；(3) C；(4) 0.75
【知识点】
测量小灯泡电功率、电路故障分析、电功率计算
【点评】
本题是电学实验基础题，涵盖电路连接、滑动变阻器操作、故障判断及功率计算，需掌握实验基本操作和故障排查方法，是初中电学的核心实验题型。
【难度系数】
0.5
