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4. [科学推理] 某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220 V，额定功率分别为800 W和1 500 W。从烧水快的角度考虑，应选购电热水壶
乙
，理由是乙的电功率大，相同时间内做功多，能更快地将相同质量的水烧开
。答案
4.乙;乙的电功率大,相同时间内做功多,能更快地将相同质量的水烧开
解析
【分析】要解决这个问题，需紧扣“烧水快”的核心需求：电热水壶烧水时电能转化为内能，烧开相同容积（即相同质量）的水，需要的热量大致相同。根据电功公式$W=Pt$，当所需热量（等于消耗的电能，忽略热量损失）一定时，电功率越大，完成烧水的时间越短，因此应选择额定功率大的电热水壶。
【解析】电热水壶工作时，电能转化为内能用于加热水。甲、乙电热水壶容积相同，说明装入水的质量相同，烧开这些水需要吸收的热量相近。根据公式$Q=W=Pt$，当$Q$一定时，电功率$P$越大，烧水所需时间$t$越短。乙的额定功率（1500W）大于甲的额定功率（800W），因此乙烧水更快，应选购乙。
【答案】乙；乙的电功率大，相同时间内做功多，能更快地将相同质量的水烧开
【知识点】电功率、电功与热量的转化
【点评】本题结合生活实际考查电功率的应用，难度较低，需理解功率表示做功快慢的物理意义，以及电功与热量的转化关系，贴近生活易掌握。
【难度系数】0.3
【解析】电热水壶工作时，电能转化为内能用于加热水。甲、乙电热水壶容积相同，说明装入水的质量相同，烧开这些水需要吸收的热量相近。根据公式$Q=W=Pt$，当$Q$一定时，电功率$P$越大，烧水所需时间$t$越短。乙的额定功率（1500W）大于甲的额定功率（800W），因此乙烧水更快，应选购乙。
【答案】乙；乙的电功率大，相同时间内做功多，能更快地将相同质量的水烧开
【知识点】电功率、电功与热量的转化
【点评】本题结合生活实际考查电功率的应用，难度较低，需理解功率表示做功快慢的物理意义，以及电功与热量的转化关系，贴近生活易掌握。
【难度系数】0.3
5. 智能手机给人们的生活带来极大方便,请利用所学知识解决下列问题:
甲 乙 丙
(1)手机用充电电池作为电源,手机充电时,电能转化为
(2)如图甲所示,用充电宝给三部手机同时充电,这三部手机是
(3)如图乙所示的两个充电器,甲充电器标注“输出5 V 4.5 A”,乙充电器标注“输出5 V 1 A”,要快速充电,应选
(4)有人发现,“超级快充”的充电线比普通的充电线粗,其目的是减小充电线
(5)电池的电极处略有凹陷(如图丙),可以在一定程度上防止与硬币、钥匙等金属物体接触引起
甲 乙 丙
(1)手机用充电电池作为电源,手机充电时,电能转化为
化学
能。(2)如图甲所示,用充电宝给三部手机同时充电,这三部手机是
并
联的;若拔掉其中一部手机,则通过充电宝的总电流将变小
(填“变大”或“变小”)。(3)如图乙所示的两个充电器,甲充电器标注“输出5 V 4.5 A”,乙充电器标注“输出5 V 1 A”,要快速充电,应选
甲
充电器,其充电功率为22.5
W。(4)有人发现,“超级快充”的充电线比普通的充电线粗,其目的是减小充电线
电阻
,防止充电时充电线过热。(5)电池的电极处略有凹陷(如图丙),可以在一定程度上防止与硬币、钥匙等金属物体接触引起
短路
,损坏电池。答案
5.(1)化学
(2)并;变小
(3)甲;22.5
(4)电阻
(5)短路
(2)并;变小
(3)甲;22.5
(4)电阻
(5)短路
解析
【分析】
本题结合手机充电的生活场景，考查电学基础知识点，需逐一分析每个问题：
1. 手机充电时，能量会转化为电池储存的形式，对应能量转化的判断；
2. 多部手机充电的连接方式需满足电压要求，结合并联电路电流规律分析总电流变化；
3. 快速充电需功率更大，利用电功率公式计算并选择充电器；
4. 充电线粗细影响电阻，结合电阻的影响因素分析；
5. 金属物体接触电池电极会造成电源短路，结合导体的性质分析。
【解析】
(1) 手机充电过程中，消耗电能，将电能转化为电池内部的化学能储存起来，故填化学。
(2) 多部手机同时充电时，为保证每部手机两端电压都等于充电器输出电压，各手机为并联；并联电路总电流等于各支路电流之和，拔掉一部手机后，支路电流减少，总电流变小。
(3) 充电功率公式为$P=UI$，两个充电器输出电压均为5V，甲的输出电流4.5A大于乙的1A，因此甲的功率更大，适合快速充电；甲的充电功率$P=5V×4.5A=22.5W$。
(4) 导体的电阻与横截面积有关，材料、长度相同时，横截面积越大电阻越小，粗充电线可减小电阻，避免充电时过热。
(5) 硬币、钥匙是导体，接触电池电极会将正负极直接连接，造成电源短路，损坏电池，电极凹陷可防止此类情况。
【答案】
5.(1)化学；(2)并；变小；(3)甲；22.5；(4)电阻；(5)短路
【知识点】
能量转化、并联电路特点、电功率计算、影响电阻的因素、短路
【点评】
本题以生活中常见的手机充电为载体，考查电学基础知识点，贴近生活实际，侧重对基础概念和公式的应用，难度较低。
【难度系数】
0.3
本题结合手机充电的生活场景，考查电学基础知识点，需逐一分析每个问题：
1. 手机充电时，能量会转化为电池储存的形式，对应能量转化的判断；
2. 多部手机充电的连接方式需满足电压要求，结合并联电路电流规律分析总电流变化；
3. 快速充电需功率更大，利用电功率公式计算并选择充电器；
4. 充电线粗细影响电阻，结合电阻的影响因素分析；
5. 金属物体接触电池电极会造成电源短路，结合导体的性质分析。
【解析】
(1) 手机充电过程中，消耗电能，将电能转化为电池内部的化学能储存起来，故填化学。
(2) 多部手机同时充电时，为保证每部手机两端电压都等于充电器输出电压，各手机为并联；并联电路总电流等于各支路电流之和，拔掉一部手机后，支路电流减少，总电流变小。
(3) 充电功率公式为$P=UI$，两个充电器输出电压均为5V，甲的输出电流4.5A大于乙的1A，因此甲的功率更大，适合快速充电；甲的充电功率$P=5V×4.5A=22.5W$。
(4) 导体的电阻与横截面积有关，材料、长度相同时，横截面积越大电阻越小，粗充电线可减小电阻，避免充电时过热。
(5) 硬币、钥匙是导体，接触电池电极会将正负极直接连接，造成电源短路，损坏电池，电极凹陷可防止此类情况。
【答案】
5.(1)化学；(2)并；变小；(3)甲；22.5；(4)电阻；(5)短路
【知识点】
能量转化、并联电路特点、电功率计算、影响电阻的因素、短路
【点评】
本题以生活中常见的手机充电为载体，考查电学基础知识点，贴近生活实际，侧重对基础概念和公式的应用，难度较低。
【难度系数】
0.3
6. 阅读短文，回答问题。
扫地机器人
随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。消耗的电能中有50%用于克服摩擦力做功。
图甲所示的是某款扫地机器人，请回答下列有关问题：
(1)该扫地机器人铭牌上的部分内容如表所示，充满电后，电池所储存的电能是
(2)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。图乙为某光敏电阻的控制电路，电源电压$U_0$恒定，$R$为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，$R_0$为定值电阻。当光敏电阻分别为$6\ \Omega$和$18\ \Omega$时，电压表的示数分别为$6\ \mathrm{V}$和$3\ \mathrm{V}$，则$U_0$为
扫地机器人
随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。消耗的电能中有50%用于克服摩擦力做功。
图甲所示的是某款扫地机器人，请回答下列有关问题：
(1)该扫地机器人铭牌上的部分内容如表所示，充满电后，电池所储存的电能是
$8.64×10^{4}$
J，机器人正常工作的电流是3
A。(2)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。图乙为某光敏电阻的控制电路，电源电压$U_0$恒定，$R$为光敏电阻，其阻值随空气透光程度的变化而变化，$R_0$为定值电阻。当光敏电阻分别为$6\ \Omega$和$18\ \Omega$时，电压表的示数分别为$6\ \mathrm{V}$和$3\ \mathrm{V}$，则$U_0$为
12
V，$R_0$为6
$\Omega$。答案
6.(1)$8.64×10^{4}$;3
(2)12;6
(2)12;6
解析
【分析】
第(1)问：计算电池储存的电能需用公式$W=UIt$，结合电池的额定电压和容量（换算为电流与时间的乘积）；正常工作电流可通过电功率公式$I=\frac{P}{U}$计算，需明确额定电压和功率参数。第(2)问：光敏电阻$R$与定值电阻$R_0$串联，电压表测定值电阻$R_0$两端电压，利用串联电路电流处处相等、总电压等于各部分电压之和的特点，对两种不同光敏电阻阻值的状态分别列总电压的表达式，联立方程即可求解电源电压$U_0$和定值电阻$R_0$的阻值。
【解析】
(1) 电池储存的电能：根据电能公式$W=UIt$，已知电池额定电压$U=12\ \mathrm{V}$，容量为$2\ \mathrm{A·h}$（即$2\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}$），代入得：
$W=12\ \mathrm{V}×2\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=8.64×10^4\ \mathrm{J}$；
机器人正常工作电流：假设正常工作功率$P=36\ \mathrm{W}$，由$P=UI$得：
$I=\frac{P}{U}=\frac{36\ \mathrm{W}}{12\ \mathrm{V}}=3\ \mathrm{A}$。
(2) 由图乙可知，$R$与$R_0$串联，电压表测$R_0$两端电压。设电源电压为$U_0$，定值电阻阻值为$R_0$，串联电路电流$I=\frac{U_{R0}}{R_0}$。
当$R=6\ \Omega$时，电流$I_1=\frac{6\ \mathrm{V}}{R_0}$，总电压$U_0=I_1(R+R_0)=\frac{6\ \mathrm{V}}{R_0}(6\ \Omega+R_0)$；
当$R=18\ \Omega$时，电流$I_2=\frac{3\ \mathrm{V}}{R_0}$，总电压$U_0=I_2(R'+R_0)=\frac{3\ \mathrm{V}}{R_0}(18\ \Omega+R_0)$；
联立两式：$\frac{6}{R_0}(6+R_0)=\frac{3}{R_0}(18+R_0)$，两边约去$\frac{1}{R_0}$得：
$6(6+R_0)=3(18+R_0)$，展开计算：
$36+6R_0=54+3R_0$，移项得$3R_0=18$，解得$R_0=6\ \Omega$；
将$R_0=6\ \Omega$代入$U_0=\frac{6}{R_0}(6+R_0)$，得$U_0=\frac{6}{6}(6+6)=12\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1)$8.64×10^{4}$；3 (2)12；6
【知识点】
电能计算；串联电路规律；欧姆定律
【点评】
本题结合生活实例考查电学核心计算，第一问侧重电能、电流的基础公式应用，第二问需利用串联电路特点和欧姆定律联立求解，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)问：计算电池储存的电能需用公式$W=UIt$，结合电池的额定电压和容量（换算为电流与时间的乘积）；正常工作电流可通过电功率公式$I=\frac{P}{U}$计算，需明确额定电压和功率参数。第(2)问：光敏电阻$R$与定值电阻$R_0$串联，电压表测定值电阻$R_0$两端电压，利用串联电路电流处处相等、总电压等于各部分电压之和的特点，对两种不同光敏电阻阻值的状态分别列总电压的表达式，联立方程即可求解电源电压$U_0$和定值电阻$R_0$的阻值。
【解析】
(1) 电池储存的电能：根据电能公式$W=UIt$，已知电池额定电压$U=12\ \mathrm{V}$，容量为$2\ \mathrm{A·h}$（即$2\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}$），代入得：
$W=12\ \mathrm{V}×2\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=8.64×10^4\ \mathrm{J}$；
机器人正常工作电流：假设正常工作功率$P=36\ \mathrm{W}$，由$P=UI$得：
$I=\frac{P}{U}=\frac{36\ \mathrm{W}}{12\ \mathrm{V}}=3\ \mathrm{A}$。
(2) 由图乙可知，$R$与$R_0$串联，电压表测$R_0$两端电压。设电源电压为$U_0$，定值电阻阻值为$R_0$，串联电路电流$I=\frac{U_{R0}}{R_0}$。
当$R=6\ \Omega$时，电流$I_1=\frac{6\ \mathrm{V}}{R_0}$，总电压$U_0=I_1(R+R_0)=\frac{6\ \mathrm{V}}{R_0}(6\ \Omega+R_0)$；
当$R=18\ \Omega$时，电流$I_2=\frac{3\ \mathrm{V}}{R_0}$，总电压$U_0=I_2(R'+R_0)=\frac{3\ \mathrm{V}}{R_0}(18\ \Omega+R_0)$；
联立两式：$\frac{6}{R_0}(6+R_0)=\frac{3}{R_0}(18+R_0)$，两边约去$\frac{1}{R_0}$得：
$6(6+R_0)=3(18+R_0)$，展开计算：
$36+6R_0=54+3R_0$，移项得$3R_0=18$，解得$R_0=6\ \Omega$；
将$R_0=6\ \Omega$代入$U_0=\frac{6}{R_0}(6+R_0)$，得$U_0=\frac{6}{6}(6+6)=12\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1)$8.64×10^{4}$；3 (2)12；6
【知识点】
电能计算；串联电路规律；欧姆定律
【点评】
本题结合生活实例考查电学核心计算，第一问侧重电能、电流的基础公式应用，第二问需利用串联电路特点和欧姆定律联立求解，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
7. 跨学科·体育 体育中考跳绳是自动计数的，其简化电路如图甲所示。$R_1$是光敏电阻，信号处理系统记录$a$、$b$间的电压，每当绳子挡住射向$R_1$的红外线时，$R_1$的阻值会变大，自动计数器会计数一次。已知电源电压为6 V，$a$、$b$间电压随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（
A.该同学匀速连续跳绳1 min，可跳120次
B.自动计数器计数时，$a$、$b$间的电压为2 V
C.有红外线照射和无红外线照射时，光敏电阻的阻值之比为$1:4$
D.电路的最大总功率与最小总功率之比为$3:1$
C
）A.该同学匀速连续跳绳1 min，可跳120次
B.自动计数器计数时，$a$、$b$间的电压为2 V
C.有红外线照射和无红外线照射时，光敏电阻的阻值之比为$1:4$
D.电路的最大总功率与最小总功率之比为$3:1$
答案
7.C
解析
【分析】
首先明确电路结构：光敏电阻$R_1$与定值电阻$R_2$串联，$a$、$b$间电压为$R_1$两端的电压。题目中，绳子挡住红外线时，$R_1$阻值变大，串联电路中电阻越大分压越大，因此$U_{ab}$（$R_1$的电压）会变大；有红外线照射时，$R_1$阻值小，分压变小。结合乙图，$U_{ab}=4V$对应绳子挡住（计数状态），$U_{ab}=2V$对应有红外线照射。接下来根据串联电路规律、欧姆定律和电功率公式分析各选项。
【解析】
1. 电路基础：电源电压$U=6V$，$R_1$与$R_2$串联，故$U_{R1}+U_{R2}=6V$，$U_{ab}=U_{R1}$。
2. 选项分析：
选项A：由乙图，跳绳一个周期为$0.6s$（$0∼0.6s$完成一次跳绳：$0∼0.4s$有红外线，$0.4∼0.6s$挡住计数），$1min=60s$，跳绳次数为$\frac{60s}{0.6s}=100$次，不是120次，A错误。
选项B：计数时（绳子挡住），$R_1$阻值变大，分压变大，对应$U_{ab}=4V$，不是2V，B错误。
选项C：
有红外线照射时：$U_{R1}=2V$，$U_{R2}=6V-2V=4V$，串联电流相等，由$I=\frac{U}{R}$得$\frac{U_{R1}}{R_1}=\frac{U_{R2}}{R_2}$，即$\frac{2V}{R_1}=\frac{4V}{R_2}$，解得$R_1=0.5R_2$；
无红外线照射时：$U_{R1}'=4V$，$U_{R2}'=6V-4V=2V$，同理$\frac{4V}{R_1'}=\frac{2V}{R_2}$，解得$R_1'=2R_2$；
阻值比$R_1:R_1'=0.5R_2:2R_2=1:4$，C正确。
选项D：总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，总电压不变，功率与总电阻成反比：
最小总功率（$R_1$最大，总电阻最大）：$P_{小}=\frac{(6V)^2}{R_1'+R_2}=\frac{36}{3R_2}=\frac{12}{R_2}$；
最大总功率（$R_1$最小，总电阻最小）：$P_{大}=\frac{(6V)^2}{R_1+R_2}=\frac{36}{1.5R_2}=\frac{24}{R_2}$；
比值$P_{大}:P_{小}=\frac{24}{R_2}:\frac{12}{R_2}=2:1$，不是3:1，D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题结合体育跳绳的跨学科场景，考查电路分析、欧姆定律和电功率的应用，关键是明确$a$、$b$间电压对应光敏电阻两端的电压，理清电阻变化与分压的关系，需结合图像和电路规律综合推导，属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：光敏电阻$R_1$与定值电阻$R_2$串联，$a$、$b$间电压为$R_1$两端的电压。题目中，绳子挡住红外线时，$R_1$阻值变大，串联电路中电阻越大分压越大，因此$U_{ab}$（$R_1$的电压）会变大；有红外线照射时，$R_1$阻值小，分压变小。结合乙图，$U_{ab}=4V$对应绳子挡住（计数状态），$U_{ab}=2V$对应有红外线照射。接下来根据串联电路规律、欧姆定律和电功率公式分析各选项。
【解析】
1. 电路基础：电源电压$U=6V$，$R_1$与$R_2$串联，故$U_{R1}+U_{R2}=6V$，$U_{ab}=U_{R1}$。
2. 选项分析：
选项A：由乙图，跳绳一个周期为$0.6s$（$0∼0.6s$完成一次跳绳：$0∼0.4s$有红外线，$0.4∼0.6s$挡住计数），$1min=60s$，跳绳次数为$\frac{60s}{0.6s}=100$次，不是120次，A错误。
选项B：计数时（绳子挡住），$R_1$阻值变大，分压变大，对应$U_{ab}=4V$，不是2V，B错误。
选项C：
有红外线照射时：$U_{R1}=2V$，$U_{R2}=6V-2V=4V$，串联电流相等，由$I=\frac{U}{R}$得$\frac{U_{R1}}{R_1}=\frac{U_{R2}}{R_2}$，即$\frac{2V}{R_1}=\frac{4V}{R_2}$，解得$R_1=0.5R_2$；
无红外线照射时：$U_{R1}'=4V$，$U_{R2}'=6V-4V=2V$，同理$\frac{4V}{R_1'}=\frac{2V}{R_2}$，解得$R_1'=2R_2$；
阻值比$R_1:R_1'=0.5R_2:2R_2=1:4$，C正确。
选项D：总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，总电压不变，功率与总电阻成反比：
最小总功率（$R_1$最大，总电阻最大）：$P_{小}=\frac{(6V)^2}{R_1'+R_2}=\frac{36}{3R_2}=\frac{12}{R_2}$；
最大总功率（$R_1$最小，总电阻最小）：$P_{大}=\frac{(6V)^2}{R_1+R_2}=\frac{36}{1.5R_2}=\frac{24}{R_2}$；
比值$P_{大}:P_{小}=\frac{24}{R_2}:\frac{12}{R_2}=2:1$，不是3:1，D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题结合体育跳绳的跨学科场景，考查电路分析、欧姆定律和电功率的应用，关键是明确$a$、$b$间电压对应光敏电阻两端的电压，理清电阻变化与分压的关系，需结合图像和电路规律综合推导，属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
