3. 能效等级是表示家用电器产品能效高低的一种分级方法,根据国家的相关标准规定,中国的能效标识将能源效率分为五个等级。等级1表示产品节电已达到国际先进水平,能耗最低;等级2表示产品比较节电;等级3表示产品能源效率为中国市场的平均水平;等级4表示产品能源效率低于市场平均水平;等级5是市场准入指标,低于该等级要求的产品不允许生产和销售。中国自2005年推行能效标识制度以来,该制度已覆盖家电、工业设备、照明等四十多类产品,包括空调、冰箱、洗衣机等主要耗能产品。
(1)某空调的制冷功率为1 500 W,能效等级为2级,每天工作8 h,电费为0.6元/度。
①该空调每日耗电量为度,电费为元。
②已知消耗1度电会排放0.5 kg的二氧化碳,若改用能效1级空调(功率1 200 W),每月(30天)可减少二氧化碳的排放量为 kg。
(2)LED灯更节能的物理原因是(填字母)。
A. 电能全部转化为光能
B. 减少热能损耗
C. 提高发光频率
D. 降低电压需求

(1)①12 7.2 ②36 (2)B

【分析】
本题分为两部分，第(1)部分考查电能、电费及碳排放的计算，需掌握电能公式$W=Pt$和单位转换（$1kW·h=1$度）；第(2)部分考查LED灯节能的物理原理，需理解能量转化的知识。解题思路：①计算每日耗电量时，先将功率单位转换为kW，再乘以工作时间得到度数，电费为度数乘以单价；②计算每月减少的碳排放时，先求两种空调的功率差，算出每月耗电量差，再乘以每度电的碳排放量；③LED灯节能的核心是减少电能转化为热能的损耗，据此分析选项。
【解析】
(1)① 功率单位转换：$1500W=1.5kW$，每日工作时间$t=8h$，根据电能公式$W=Pt$，每日耗电量$W=1.5kW×8h=12kW·h$（即12度）；电费$=12度×0.6元/度=7.2元$。
② 能效1级空调功率$P'=1200W=1.2kW$，每日耗电量$W'=1.2kW×8h=9.6kW·h$，每月（30天）耗电量$W_{总}'=9.6kW·h×30=288kW·h$；原空调每月耗电量$W_{总}=12kW·h×30=360kW·h$；每月减少的耗电量$\Delta W=360kW·h-288kW·h=72kW·h$；减少的二氧化碳排放量$=72kW·h×0.5kg/kW·h=36kg$。
(2) LED灯工作时，电能主要转化为光能，相比传统灯具（如白炽灯），减少了电能转化为热能的损耗，因此更节能。选项A错误（电能不可能全部转化为光能）；选项B正确；选项C（发光频率）、D（电压需求）与节能的物理原因无关，故选B。
【答案】
(1)①12；7.2 ②36 (2)B
【知识点】
电能计算、能量转化、节能原理
【点评】
本题结合生活中的家电能效问题，将物理知识与实际应用结合，既考查了电能计算的基本公式应用，又考查了能量转化的理解，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6

4. 随着人民生活水平的不断提高，养花已成为现代人追求绿色健康生活的重要方式之一。花卉不仅具有极高的观赏价值，能够美化居住环境、舒缓心情，还能有效吸收二氧化碳、释放氧气，净化室内空气，提升生活品质。然而，许多养花爱好者都面临一个现实难题：当全家需要外出旅游或长时间不在家时，如何及时、适量地为花卉浇水，避免植株因缺水而枯萎？这一需求也催生了智能养花设备的发展，例如自动浇水系统、土壤湿度感应器等，为解决短期离家时的植物养护问题提供了现代化解决方案。如图甲所示，湿度感应自动浇灌仪利用土壤湿度检测仪检测土壤湿度，当湿度不够时，水泵开始工作自动浇水。如图乙所示的控制电路中，控制电路电压恒为12 V，$R_x$为湿敏电阻。当土壤湿度低于设定值时，通过电磁铁线圈的电流≥30 mA，衔铁被吸下，水泵启动；当湿度达标后，电路中的电流＜30 mA，衔铁弹回，指示灯亮。如此反复，土壤的湿度就可以保持在合适范围内。

(1)电磁铁的上端是（选填“N”或“S”）极，$R_x$的阻值随湿度的增大而（选填“增大”或“减小”）。
(2)若要求当土壤湿度为20%（此时$R_x=120\ \Omega$）时启动水泵，则滑动变阻器的阻值应调节为$\Omega$；若希望在土壤湿度更高时（如25%）就开始浇水，滑动变阻器的滑片应向（选填“左”或“右”）调节。

(1)S 增大 (2)280 左

【分析】
首先判断电磁铁极性需用安培定则：根据控制电路电流方向和螺线管绕线，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，即可确定上端磁极。分析湿敏电阻Rx的变化时，结合题意：湿度低时电流大（≥30mA），湿度高时电流小（＜30mA），电源电压不变，由欧姆定律可知总电阻随电流减小而增大，结合串联电路电阻规律分析Rx的变化。第(2)问中，启动水泵时电流为30mA，先由欧姆定律算出总电阻，再减去Rx得到滑动变阻器阻值；若要湿度更高时启动，Rx更大，需保持总电阻不变，滑动变阻器阻值需减小，结合滑动变阻器接线判断滑片移动方向。
【解析】
(1) ①判断电磁铁极性：控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的N极，可知螺线管下端为N极，上端为S极。
②分析Rx的阻值变化：当土壤湿度增大时，控制电路电流需减小（＜30mA），电源电压不变，由I=U/R总可知总电阻增大；控制电路中Rp与Rx串联，Rp阻值不变，因此Rx的阻值随湿度增大而增大。
(2) 启动水泵时电流I=30mA=0.03A，控制电路总电压U=12V，由欧姆定律I=U/R得总电阻R总=U/I=12V/0.03A=400Ω。已知此时Rx=120Ω，滑动变阻器阻值Rp=R总-Rx=400Ω-120Ω=280Ω。若希望湿度更高时启动，此时Rx更大，需保持总电阻不变，滑动变阻器阻值需减小，由滑动变阻器接线可知，滑片向左调节时接入电阻变小。
【答案】
(1) S；增大 (2) 280；左
【知识点】
安培定则、欧姆定律、电磁继电器
【点评】
本题结合自动浇水装置考查电磁学知识，需掌握安培定则、欧姆定律的应用，以及结合题意分析电阻变化的逻辑，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5