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9 某电热水壶铭牌如图所示。当该电热水壶正常工作时：
（1）写出电热水壶能量转化的情况；
（2）通过它的电流是多少？（结果保留至小数点后两位）
（3）5 min 内消耗的电能是多少焦？
（1）写出电热水壶能量转化的情况；
（2）通过它的电流是多少？（结果保留至小数点后两位）
（3）5 min 内消耗的电能是多少焦？
答案
(1) 电能转化为内能。
(2) $I=\frac{P}{U}=\frac{1800\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=8.18\ \mathrm{A}$。
(3) $W=Pt=1800\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s}=540000\ \mathrm{J}$。
(2) $I=\frac{P}{U}=\frac{1800\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=8.18\ \mathrm{A}$。
(3) $W=Pt=1800\ \mathrm{W} × 300\ \mathrm{s}=540000\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
本题围绕电热水壶正常工作的相关物理量设置问题，需结合用电器的能量转化规律、电功率公式、电功公式进行解答：第（1）问需明确电热水壶工作时的能量转化形式；第（2）问利用额定电压和额定功率，通过电功率公式变形求正常工作电流；第（3）问将时间单位转换后，通过电功公式计算消耗的电能。
【解析】
（1）电热水壶工作时，消耗电能，将电能转化为水的内能，实现加热功能。
（2）电热水壶正常工作时，额定电压$U=220\ \mathrm{V}$，额定功率$P=1800\ \mathrm{W}$，根据电功率公式$P=UI$，变形得电流$I=\frac{P}{U}$，代入数据计算：
$I=\frac{1800\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx8.18\ \mathrm{A}$。
（3）时间$t=5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s}$，根据电功公式$W=Pt$，代入数据计算消耗的电能：
$W=1800\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=540000\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) 电能转化为内能。
(2) $8.18\ \mathrm{A}$。
(3) $540000\ \mathrm{J}$。
【知识点】
电能转化、电功率计算、电能计算
【点评】
本题考查电功、电功率的基础应用，需掌握用电器正常工作时电压和功率为额定值，以及公式变形、单位换算的基本方法，属于常规基础题。
【难度系数】
0.7
本题围绕电热水壶正常工作的相关物理量设置问题，需结合用电器的能量转化规律、电功率公式、电功公式进行解答：第（1）问需明确电热水壶工作时的能量转化形式；第（2）问利用额定电压和额定功率，通过电功率公式变形求正常工作电流；第（3）问将时间单位转换后，通过电功公式计算消耗的电能。
【解析】
（1）电热水壶工作时，消耗电能，将电能转化为水的内能，实现加热功能。
（2）电热水壶正常工作时，额定电压$U=220\ \mathrm{V}$，额定功率$P=1800\ \mathrm{W}$，根据电功率公式$P=UI$，变形得电流$I=\frac{P}{U}$，代入数据计算：
$I=\frac{1800\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx8.18\ \mathrm{A}$。
（3）时间$t=5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s}$，根据电功公式$W=Pt$，代入数据计算消耗的电能：
$W=1800\ \mathrm{W}×300\ \mathrm{s}=540000\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) 电能转化为内能。
(2) $8.18\ \mathrm{A}$。
(3) $540000\ \mathrm{J}$。
【知识点】
电能转化、电功率计算、电能计算
【点评】
本题考查电功、电功率的基础应用，需掌握用电器正常工作时电压和功率为额定值，以及公式变形、单位换算的基本方法，属于常规基础题。
【难度系数】
0.7
10 灯$\mathrm{L}_1$(规格为“220 V 60 W”)和$\mathrm{L}_2$(规格为“220 V 15 W”)连接成如图所示的甲、乙、丙、丁四个电路。请比较四个电路的总功率$P_\mathrm{甲}$、$P_\mathrm{乙}$、$P_\mathrm{丙}$、$P_\mathrm{丁}$的大小关系，并说明理由。
答案
甲、乙两电路中，L₁和L₂在额定电压下工作，故两灯功率为额定功率，$P_甲＞P_乙$。四个电路中的总电压均为220 V，由公式$P_总=U_总 I_总$可知，$I_总$越大，$P_总$越大。
甲电路中，$I_甲=\frac{U}{R_1}$
乙电路中，$I_乙=\frac{U}{R_2}$
丙电路中，两灯串联，$I_丙=\frac{U}{R}=\frac{U}{R_1+R_2}$
则$I_丙＜I_甲$，$I_丙＜I_乙$，所以$I_丙$最小，$P_丙$最小。
丁电路中，两灯并联，$I_丁=I_1+I_2=I_甲+I_乙$
则$I_丁＞I_甲$，$I_丁＞I_乙$，所以$I_丁$最大，$P_丁$最大。
综上所述，$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$。
甲电路中，$I_甲=\frac{U}{R_1}$
乙电路中，$I_乙=\frac{U}{R_2}$
丙电路中，两灯串联，$I_丙=\frac{U}{R}=\frac{U}{R_1+R_2}$
则$I_丙＜I_甲$，$I_丙＜I_乙$，所以$I_丙$最小，$P_丙$最小。
丁电路中，两灯并联，$I_丁=I_1+I_2=I_甲+I_乙$
则$I_丁＞I_甲$，$I_丁＞I_乙$，所以$I_丁$最大，$P_丁$最大。
综上所述，$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$。
解析
【分析】
要比较四个电路的总功率，需先明确额定功率的特性（用电器在额定电压下工作时，功率等于额定功率），再结合串并联电路的电阻、电流规律，利用电功率公式分析总功率大小。步骤：1. 根据额定电压和额定功率计算两灯的电阻，判断电阻大小；2. 分析各电路的连接方式，确定用电器的工作状态；3. 结合总电阻或总电流，利用电功率公式比较总功率的大小。
【解析】
根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，可得两灯的电阻：
$R_1=\frac{U_{额}^2}{P_{1额}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{60\ \mathrm{W}}$，$R_2=\frac{U_{额}^2}{P_{2额}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{15\ \mathrm{W}}$，因此$R_1 ＜ R_2$。
对四个电路逐一分析：
1. 甲电路：仅$\mathrm{L}_1$接入220V电路，$\mathrm{L}_1$两端电压等于额定电压，总功率$P_甲=P_{1额}=60\ \mathrm{W}$；
2. 乙电路：仅$\mathrm{L}_2$接入220V电路，$\mathrm{L}_2$两端电压等于额定电压，总功率$P_乙=P_{2额}=15\ \mathrm{W}$；
3. 丙电路：$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，总电阻$R_{串}=R_1+R_2$，总电压为220V，根据$P=\frac{U^2}{R}$，串联总功率$P_丙=\frac{U^2}{R_1+R_2}$，因$R_{串} ＞ R_1$且$R_{串} ＞ R_2$，故$P_丙 ＜ P_甲$、$P_丙 ＜ P_乙$；
4. 丁电路：$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，各支路两端电压均为220V（等于额定电压），总功率$P_丁=P_{1额}+P_{2额}=60\ \mathrm{W}+15\ \mathrm{W}=75\ \mathrm{W}$。
综上，总功率大小关系为：$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$。
【答案】
$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、额定功率
【点评】
本题考查额定功率的理解及串并联电路中电功率的比较，需结合电功率公式和串并联电路的规律分析，是电功率部分的基础应用题型，注重对核心知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
要比较四个电路的总功率，需先明确额定功率的特性（用电器在额定电压下工作时，功率等于额定功率），再结合串并联电路的电阻、电流规律，利用电功率公式分析总功率大小。步骤：1. 根据额定电压和额定功率计算两灯的电阻，判断电阻大小；2. 分析各电路的连接方式，确定用电器的工作状态；3. 结合总电阻或总电流，利用电功率公式比较总功率的大小。
【解析】
根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，可得两灯的电阻：
$R_1=\frac{U_{额}^2}{P_{1额}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{60\ \mathrm{W}}$，$R_2=\frac{U_{额}^2}{P_{2额}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{15\ \mathrm{W}}$，因此$R_1 ＜ R_2$。
对四个电路逐一分析：
1. 甲电路：仅$\mathrm{L}_1$接入220V电路，$\mathrm{L}_1$两端电压等于额定电压，总功率$P_甲=P_{1额}=60\ \mathrm{W}$；
2. 乙电路：仅$\mathrm{L}_2$接入220V电路，$\mathrm{L}_2$两端电压等于额定电压，总功率$P_乙=P_{2额}=15\ \mathrm{W}$；
3. 丙电路：$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，总电阻$R_{串}=R_1+R_2$，总电压为220V，根据$P=\frac{U^2}{R}$，串联总功率$P_丙=\frac{U^2}{R_1+R_2}$，因$R_{串} ＞ R_1$且$R_{串} ＞ R_2$，故$P_丙 ＜ P_甲$、$P_丙 ＜ P_乙$；
4. 丁电路：$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，各支路两端电压均为220V（等于额定电压），总功率$P_丁=P_{1额}+P_{2额}=60\ \mathrm{W}+15\ \mathrm{W}=75\ \mathrm{W}$。
综上，总功率大小关系为：$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$。
【答案】
$P_丁＞P_甲＞P_乙＞P_丙$
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、额定功率
【点评】
本题考查额定功率的理解及串并联电路中电功率的比较，需结合电功率公式和串并联电路的规律分析，是电功率部分的基础应用题型，注重对核心知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
11 小明做“测定小灯泡的电功率”实验。
（1）实验原理是
（2）待测量的小灯泡标有“2.5 V”字样，可供选择的器材如图(a)所示。小明选择了图(a)中编号为①、④、⑤、⑥、⑧、⑨的器材。你是否同意小明挑选这些器材进行实验？回答并说明理由。
（3）小明思考后，重新挑选了合适的实验器材并顺利完成了实验。请在图(b)所示的虚线框中画出他的实验电路图，并参照示例写出连接电路时的相关注意事项。（至少写出两条）
示例：连接电路时，开关应断开。
（1）实验原理是
$P=UI$
，实验中需要测量的物理量是小灯泡两端的电压
、通过小灯泡的电流
。（2）待测量的小灯泡标有“2.5 V”字样，可供选择的器材如图(a)所示。小明选择了图(a)中编号为①、④、⑤、⑥、⑧、⑨的器材。你是否同意小明挑选这些器材进行实验？回答并说明理由。
（3）小明思考后，重新挑选了合适的实验器材并顺利完成了实验。请在图(b)所示的虚线框中画出他的实验电路图，并参照示例写出连接电路时的相关注意事项。（至少写出两条）
示例：连接电路时，开关应断开。
答案
(1) $P=UI$ 小灯泡两端的电压 通过小灯泡的电流
(2) 不同意。因为小灯泡的额定电压为2.5 V，所以电源电压必须大于2.5 V，电池应选2节的。电源电压为3 V，要使小灯泡正常发光，需要能改变小灯泡两端的电压，使其正好等于2.5 V，所以需要串联接入滑动变阻器，从而控制小灯泡两端的电压。
(3) 电路图如答图所示。
注意事项：① 闭合开关前，滑片移到滑动变阻器接入电路的阻值最大处。
② 电流表、电压表接入电路时注意正、负接线柱的接入与电源的正、负极。
③ 电流表、电压表选择合适的量程。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确测定小灯泡电功率的实验原理，根据小灯泡额定电压选择合适的电源和器材，掌握实验电路的连接规则及注意事项。首先，实验原理是$P=UI$，需测量小灯泡的电压和电流；器材选择时，电源电压要大于小灯泡额定电压，还需滑动变阻器调节电压；画电路图时要遵循串联电路和电表的使用规则。
【解析】
（1）测定小灯泡电功率的实验原理是电功率公式$P=UI$，因此实验中需要测量的物理量是小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流。
（2）不同意小明的选择。理由：小灯泡额定电压为2.5V，1节干电池的电压为1.5V，电源电压不足，应选择2节干电池（总电压3V）；实验中需要调节小灯泡两端电压至额定值，必须串联滑动变阻器来改变电路电阻，小明的器材选择中缺少滑动变阻器，无法完成实验。
（3）实验电路图：电源、开关、电流表、滑动变阻器、小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端（如参考答案的答图）。连接电路的注意事项：①闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到接入电路阻值最大的位置；②电流表、电压表接入电路时，电流需从正接线柱流入、负接线柱流出，注意与电源正负极的连接；③根据小灯泡额定电压和电流选择合适的电表量程。
【答案】
(1) $P=UI$；小灯泡两端的电压；通过小灯泡的电流
(2) 不同意。因为小灯泡的额定电压为2.5 V，1节电池的电压为1.5 V，电源电压不足，应选2节电池；且实验需要串联滑动变阻器来调节小灯泡两端电压至额定值，小明的选择中缺少滑动变阻器，无法完成实验。
(3) 电路图如答图所示。 注意事项：①闭合开关前，滑片移到滑动变阻器接入电路的阻值最大处；②电流表、电压表接入电路时注意正、负接线柱的接入与电源的正、负极；③电流表、电压表选择合适的量程。
【知识点】
测定小灯泡的电功率；电路连接；电表使用
【点评】
本题围绕测定小灯泡电功率的基础实验展开，考查实验原理、器材选择、电路绘制及实验操作注意事项，是电学实验的核心内容，需熟练掌握。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需明确测定小灯泡电功率的实验原理，根据小灯泡额定电压选择合适的电源和器材，掌握实验电路的连接规则及注意事项。首先，实验原理是$P=UI$，需测量小灯泡的电压和电流；器材选择时，电源电压要大于小灯泡额定电压，还需滑动变阻器调节电压；画电路图时要遵循串联电路和电表的使用规则。
【解析】
（1）测定小灯泡电功率的实验原理是电功率公式$P=UI$，因此实验中需要测量的物理量是小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流。
（2）不同意小明的选择。理由：小灯泡额定电压为2.5V，1节干电池的电压为1.5V，电源电压不足，应选择2节干电池（总电压3V）；实验中需要调节小灯泡两端电压至额定值，必须串联滑动变阻器来改变电路电阻，小明的器材选择中缺少滑动变阻器，无法完成实验。
（3）实验电路图：电源、开关、电流表、滑动变阻器、小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端（如参考答案的答图）。连接电路的注意事项：①闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到接入电路阻值最大的位置；②电流表、电压表接入电路时，电流需从正接线柱流入、负接线柱流出，注意与电源正负极的连接；③根据小灯泡额定电压和电流选择合适的电表量程。
【答案】
(1) $P=UI$；小灯泡两端的电压；通过小灯泡的电流
(2) 不同意。因为小灯泡的额定电压为2.5 V，1节电池的电压为1.5 V，电源电压不足，应选2节电池；且实验需要串联滑动变阻器来调节小灯泡两端电压至额定值，小明的选择中缺少滑动变阻器，无法完成实验。
(3) 电路图如答图所示。
注意事项：①闭合开关前，滑片移到滑动变阻器接入电路的阻值最大处；②电流表、电压表接入电路时注意正、负接线柱的接入与电源的正、负极；③电流表、电压表选择合适的量程。【知识点】
测定小灯泡的电功率；电路连接；电表使用
【点评】
本题围绕测定小灯泡电功率的基础实验展开，考查实验原理、器材选择、电路绘制及实验操作注意事项，是电学实验的核心内容，需熟练掌握。
【难度系数】
0.5
