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1 新考法 [2025 河南省实验中学月考]对比图中白炽灯和 LED 灯将电能转化为其他形式能的情况，可得
（
A.白炽灯发光时，大量的电能转化为光能
B.白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易凝华
C.LED 灯可以直接把电能全部转化为光能
D.LED 灯发光的效率较高
（
D
）A.白炽灯发光时，大量的电能转化为光能
B.白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易凝华
C.LED 灯可以直接把电能全部转化为光能
D.LED 灯发光的效率较高
答案
根据题图可知,白炽灯发光时,大量的电能转化为内能,故A错误;温度越高,灯丝就越容易升华,因此白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关,故B错误;根据题图可知,LED灯发光时,电能的90%转化为光能,与白炽灯相比,LED灯发光的效率较高,故C错误,D正确。
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需结合题图中白炽灯和LED灯的能量转化占比，以及相关物理知识逐一分析：
1. 分析选项A：观察白炽灯的能量占比，其内能占80%、光能仅20%，说明大量电能转化为内能，而非光能，故A错误；
2. 分析选项B：灯丝高温下是固态直接变为气态，属于升华现象，不是凝华，故B错误；
3. 分析选项C：LED灯的光能占比为90%，并非全部转化为光能，还有10%转化为内能，故C错误；
4. 分析选项D：对比两者的光能转化占比，LED灯的光能占比远高于白炽灯，说明其电能转化为光能的效率更高，故D正确。
【解析】
根据题图信息：
白炽灯发光时，电能转化为内能的比例为80%，转化为光能的比例为20%，因此大量电能转化为内能，选项A错误；
灯丝在高温下会发生升华（固态直接变为气态），而非凝华，因此白炽灯寿命与灯丝温度有关，温度越高灯丝越易升华，选项B错误；
LED灯发光时，电能转化为光能的比例为90%，转化为内能的比例为10%，并非全部转化为光能，选项C错误；
LED灯的光能转化占比远高于白炽灯，说明其发光时电能转化为光能的效率更高，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
能量转化效率、升华与凝华
【点评】
本题结合饼图考查电能转化效率及物态变化的基础知识点，需准确读取图表中的能量占比，牢记升华和凝华的概念，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
要判断各选项的正误，需结合题图中白炽灯和LED灯的能量转化占比，以及相关物理知识逐一分析：
1. 分析选项A：观察白炽灯的能量占比，其内能占80%、光能仅20%，说明大量电能转化为内能，而非光能，故A错误；
2. 分析选项B：灯丝高温下是固态直接变为气态，属于升华现象，不是凝华，故B错误；
3. 分析选项C：LED灯的光能占比为90%，并非全部转化为光能，还有10%转化为内能，故C错误；
4. 分析选项D：对比两者的光能转化占比，LED灯的光能占比远高于白炽灯，说明其电能转化为光能的效率更高，故D正确。
【解析】
根据题图信息：
白炽灯发光时，电能转化为内能的比例为80%，转化为光能的比例为20%，因此大量电能转化为内能，选项A错误；
灯丝在高温下会发生升华（固态直接变为气态），而非凝华，因此白炽灯寿命与灯丝温度有关，温度越高灯丝越易升华，选项B错误；
LED灯发光时，电能转化为光能的比例为90%，转化为内能的比例为10%，并非全部转化为光能，选项C错误；
LED灯的光能转化占比远高于白炽灯，说明其发光时电能转化为光能的效率更高，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
能量转化效率、升华与凝华
【点评】
本题结合饼图考查电能转化效率及物态变化的基础知识点，需准确读取图表中的能量占比，牢记升华和凝华的概念，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
2 电阻$R_1$和$R_2$的$I-U$关系的图像如图所示，下列说法正确的是 （
A.$R_1$与$R_2$的阻值之比为$2:1$
B.将$R_1$和$R_2$并联在电压为$2.5\ \mathrm{V}$的电路中，总电流为$0.6\ \mathrm{A}$
C.将$R_1$和$R_2$并联在电路中，相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比为$2:1$
D.将$R_1$和$R_2$串联在电路中，相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比为$2:1$
C
）A.$R_1$与$R_2$的阻值之比为$2:1$
B.将$R_1$和$R_2$并联在电压为$2.5\ \mathrm{V}$的电路中，总电流为$0.6\ \mathrm{A}$
C.将$R_1$和$R_2$并联在电路中，相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比为$2:1$
D.将$R_1$和$R_2$串联在电路中，相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比为$2:1$
答案
由题图可知,当$R_1$、$R_2$两端的电压均为3 V时,通过$R_1$、$R_2$的电流分别为0.6 A、0.3 A,由$I = \frac{U}{R}$可知,则$R_1$、$R_2$的阻值之比$R_1: R_2 = \frac{U}{I_1}: \frac{U}{I_2} = I_2: I_1 = 0.3\ \mathrm{A}: 0.6\ \mathrm{A} = 1: 2$,故A错误。由题图可知,当$R_1$两端的电压为2.5 V时,通过$R_1$的电流$I_1' = 0.5\ \mathrm{A}$;由$I = \frac{U}{R}$可知,$R_2$的阻值$R_2 = \frac{U}{I_2} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega$,当$R_2$两端的电压为2.5 V,通过$R_2$的电流$I_2' = \frac{U'}{R_2} = \frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$;根据并联电路的电流特点可知,干路的总电流$I = I_1' + I_2' = 0.5\ \mathrm{A} + 0.25\ \mathrm{A} = 0.75\ \mathrm{A}$,故B错误。由$W = UIt = \frac{U^2}{R} t$可知,将$R_1$和$R_2$并联在电路中,相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比$\frac{W_1}{W_2} = \frac{\frac{U^2}{R_1} t}{\frac{U^2}{R_2} t} = \frac{R_2}{R_1} = \frac{2}{1}$,故C正确。由$W = UIt = I^2 Rt$可知,将$R_1$和$R_2$串联在电路中,相同时间内$R_1$和$R_2$消耗的电能之比$\frac{W_1}{W_2} = \frac{I^2 R_1 t}{I^2 R_2 t} = \frac{R_1}{R_2} = \frac{1}{2}$,故D错误。
解析
【分析】
要解决这道题，首先从I-U图像中利用欧姆定律计算出电阻$R_1$和$R_2$的阻值，再结合串并联电路的特点和电功公式，逐一分析每个选项：
1. 先根据图像中某一电压对应的电流，用$R=\frac{U}{I}$求出$R_1$、$R_2$的阻值；
2. 分析选项A：计算两电阻的阻值比，判断是否正确；
3. 分析选项B：并联时电压相等，分别求出两电阻在2.5V时的电流，相加得总电流，判断；
4. 分析选项C：并联时电压相同，利用电功公式$W=\frac{U^2t}{R}$，计算相同时间内电能之比；
5. 分析选项D：串联时电流相同，利用电功公式$W=I^2Rt$，计算相同时间内电能之比。
【解析】
由I-U图像可知，当$U=3\ \mathrm{V}$时，通过$R_1$的电流$I_1=0.6\ \mathrm{A}$，通过$R_2$的电流$I_2=0.3\ \mathrm{A}$。
根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，可得：
$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$，
$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，
则$R_1:R_2=5\ \Omega:10\ \Omega=1:2$，故选项A错误。
对于选项B：将$R_1$和$R_2$并联在电压为$2.5\ \mathrm{V}$的电路中，并联电路各支路电压相等，均为$2.5\ \mathrm{V}$。
此时通过$R_1$的电流$I_1'=\frac{U'}{R_1}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.5\ \mathrm{A}$，
通过$R_2$的电流$I_2'=\frac{U'}{R_2}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，
根据并联电路电流特点，总电流$I=I_1'+I_2'=0.5\ \mathrm{A}+0.25\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{A}$，故选项B错误。
对于选项C：并联电路电压相等，相同时间$t$内，电阻消耗的电能$W=UIt=\frac{U^2t}{R}$，
则$\frac{W_1}{W_2}=\frac{\frac{U^2t}{R_1}}{\frac{U^2t}{R_2}}=\frac{R_2}{R_1}=\frac{10\ \Omega}{5\ \Omega}=2:1$，故选项C正确。
对于选项D：串联电路电流相等，相同时间$t$内，电阻消耗的电能$W=I^2Rt$，
则$\frac{W_1}{W_2}=\frac{I^2R_1t}{I^2R_2t}=\frac{R_1}{R_2}=\frac{5\ \Omega}{10\ \Omega}=1:2$，故选项D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、电功计算、串并联电路特点
【点评】
本题结合I-U图像考查欧姆定律和串并联电路的电功计算，需要学生掌握从图像提取数据、灵活运用电功公式及串并联电路特点，是电学基础综合题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先从I-U图像中利用欧姆定律计算出电阻$R_1$和$R_2$的阻值，再结合串并联电路的特点和电功公式，逐一分析每个选项：
1. 先根据图像中某一电压对应的电流，用$R=\frac{U}{I}$求出$R_1$、$R_2$的阻值；
2. 分析选项A：计算两电阻的阻值比，判断是否正确；
3. 分析选项B：并联时电压相等，分别求出两电阻在2.5V时的电流，相加得总电流，判断；
4. 分析选项C：并联时电压相同，利用电功公式$W=\frac{U^2t}{R}$，计算相同时间内电能之比；
5. 分析选项D：串联时电流相同，利用电功公式$W=I^2Rt$，计算相同时间内电能之比。
【解析】
由I-U图像可知，当$U=3\ \mathrm{V}$时，通过$R_1$的电流$I_1=0.6\ \mathrm{A}$，通过$R_2$的电流$I_2=0.3\ \mathrm{A}$。
根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，可得：
$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$，
$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，
则$R_1:R_2=5\ \Omega:10\ \Omega=1:2$，故选项A错误。
对于选项B：将$R_1$和$R_2$并联在电压为$2.5\ \mathrm{V}$的电路中，并联电路各支路电压相等，均为$2.5\ \mathrm{V}$。
此时通过$R_1$的电流$I_1'=\frac{U'}{R_1}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.5\ \mathrm{A}$，
通过$R_2$的电流$I_2'=\frac{U'}{R_2}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，
根据并联电路电流特点，总电流$I=I_1'+I_2'=0.5\ \mathrm{A}+0.25\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{A}$，故选项B错误。
对于选项C：并联电路电压相等，相同时间$t$内，电阻消耗的电能$W=UIt=\frac{U^2t}{R}$，
则$\frac{W_1}{W_2}=\frac{\frac{U^2t}{R_1}}{\frac{U^2t}{R_2}}=\frac{R_2}{R_1}=\frac{10\ \Omega}{5\ \Omega}=2:1$，故选项C正确。
对于选项D：串联电路电流相等，相同时间$t$内，电阻消耗的电能$W=I^2Rt$，
则$\frac{W_1}{W_2}=\frac{I^2R_1t}{I^2R_2t}=\frac{R_1}{R_2}=\frac{5\ \Omega}{10\ \Omega}=1:2$，故选项D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、电功计算、串并联电路特点
【点评】
本题结合I-U图像考查欧姆定律和串并联电路的电功计算，需要学生掌握从图像提取数据、灵活运用电功公式及串并联电路特点，是电学基础综合题。
【难度系数】
0.6
3 教材素材改编 [2026厦门一中月考] 家用电器贴有国家统一制定的能效标识标签。如图所示，能效等级有3级，等级越低，做相同的有用功，消耗的能量越少；耗能量表示每24 h消耗的能量。对比学过的功、功率、机械效率等概念，能效等级对应于
机械效率
，耗能量对应于功
。答案
由题意知,能效等级越低则做相同的有用功时消耗的总能量越少,所以能效等级相当于机械效率。耗能量表示每24 h消耗的能量,是消耗的总能量,所以相当于功。
解析
【分析】首先回忆功、机械效率的概念：机械效率是有用功与总功的比值，反映有用功在总能量中所占的比例；功是能量转化的量度，消耗的能量对应功的大小。题目中，能效等级越低，做相同有用功时消耗的能量越少，说明有用功占消耗总能量的比例越高，对应机械效率；耗能量是每24小时消耗的总能量，对应功的概念。
【解析】根据机械效率的定义：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，当有用功相同时，消耗的总能量越少，机械效率越高，题目中能效等级越低，消耗能量越少，故能效等级对应机械效率；耗能量是每24小时消耗的总能量，即消耗的能量，对应功的概念（功是能量转化的量度，消耗的能量大小等于功的大小）。
【答案】机械效率；功
【知识点】机械效率；功
【点评】本题结合生活中的能效标识，考查对功和机械效率概念的理解，将物理概念与生活实际联系，难度适中，需准确把握概念的物理意义。
【难度系数】0.6
【解析】根据机械效率的定义：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，当有用功相同时，消耗的总能量越少，机械效率越高，题目中能效等级越低，消耗能量越少，故能效等级对应机械效率；耗能量是每24小时消耗的总能量，即消耗的能量，对应功的概念（功是能量转化的量度，消耗的能量大小等于功的大小）。
【答案】机械效率；功
【知识点】机械效率；功
【点评】本题结合生活中的能效标识，考查对功和机械效率概念的理解，将物理概念与生活实际联系，难度适中，需准确把握概念的物理意义。
【难度系数】0.6
4 如图是小明家四月底电能表的表盘，四月共耗电100 kW·h，则小明家四月初电能表的读数应为
519.8
kW·h。若小明观察到某段时间电能表指示灯闪烁了160次，则该段时间小明家的电路消耗的电能为$3.6 × 10^5$
J。答案
电能表的最后一位是小数,则小明家四月初电能表的读数应为$W = 619.8\ \mathrm{kW· h} - 100\ \mathrm{kW· h} = 519.8\ \mathrm{kW· h}$。$1\ 600\ \mathrm{imp/(kW· h)}$表示电路中用电器每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁1 600次,当指示灯闪烁160次时,用电器消耗的电能为$W' = \frac{160\ \mathrm{imp}}{1\ 600\ \mathrm{imp/(kW· h)}} = 0.1\ \mathrm{kW· h} = 3.6 × 10^5\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
要解决本题，需明确电能表的读数规则和参数含义：1. 电能表最后一位为小数位，单位是kW·h，四月初电能表读数 = 四月底读数 - 四月消耗的电能；2. 电能表参数“1600imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁1600次，据此可计算闪烁次数对应的电能，再完成单位换算。
【解析】
1. 计算四月初电能表读数：
电能表四月底的读数为619.8kW·h，四月共耗电100kW·h，因此四月初读数为：
$ W_初 = 619.8\ \mathrm{kW·h} - 100\ \mathrm{kW·h} = 519.8\ \mathrm{kW·h} $
2. 计算指示灯闪烁160次消耗的电能：
电能表参数“1600imp/(kW·h)”表示电路中每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，因此闪烁160次消耗的电能为：
$ W' = \frac{160\ \mathrm{imp}}{1600\ \mathrm{imp/(kW·h)}} = 0.1\ \mathrm{kW·h} $
单位换算：$ 0.1\ \mathrm{kW·h} = 0.1 × 3.6 × 10^6\ \mathrm{J} = 3.6 × 10^5\ \mathrm{J} $
【答案】
519.8；$ 3.6 × 10^5 $
【知识点】
电能表读数；电能计算；单位换算
【点评】
本题考查电能表的基础应用，属于常规基础题，核心是掌握电能表的读数规则和参数的物理意义，解题时注意单位换算即可，整体难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决本题，需明确电能表的读数规则和参数含义：1. 电能表最后一位为小数位，单位是kW·h，四月初电能表读数 = 四月底读数 - 四月消耗的电能；2. 电能表参数“1600imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁1600次，据此可计算闪烁次数对应的电能，再完成单位换算。
【解析】
1. 计算四月初电能表读数：
电能表四月底的读数为619.8kW·h，四月共耗电100kW·h，因此四月初读数为：
$ W_初 = 619.8\ \mathrm{kW·h} - 100\ \mathrm{kW·h} = 519.8\ \mathrm{kW·h} $
2. 计算指示灯闪烁160次消耗的电能：
电能表参数“1600imp/(kW·h)”表示电路中每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，因此闪烁160次消耗的电能为：
$ W' = \frac{160\ \mathrm{imp}}{1600\ \mathrm{imp/(kW·h)}} = 0.1\ \mathrm{kW·h} $
单位换算：$ 0.1\ \mathrm{kW·h} = 0.1 × 3.6 × 10^6\ \mathrm{J} = 3.6 × 10^5\ \mathrm{J} $
【答案】
519.8；$ 3.6 × 10^5 $
【知识点】
电能表读数；电能计算；单位换算
【点评】
本题考查电能表的基础应用，属于常规基础题，核心是掌握电能表的读数规则和参数的物理意义，解题时注意单位换算即可，整体难度较低。
【难度系数】
0.8
5 [2026济宁任城区月考] 如图甲所示电路中，已知$L_2$的电阻为$10\ \Omega$，闭合开关后，两只电压表的指针偏转均如图乙所示，则灯$L_2$两端的电压为
1.5
V，通电$1\ \mathrm{min}\ L_2$消耗的电能为13.5
J。（忽略灯丝电阻受温度的影响）答案
由题图甲可知,开关闭合时,灯泡$\mathrm{L_1}$、$\mathrm{L_2}$串联,电压表$\mathrm{V_2}$测电源电压,电压表$\mathrm{V_1}$测灯泡$\mathrm{L_2}$两端的电压。因串联电路中总电压等于各分电压之和,且两只电压表$\mathrm{V_1}$和$\mathrm{V_2}$的指针偏转角度相同,所以,电压表$\mathrm{V_2}$的量程为0~15 V,分度值为0.5 V,示数为7.5 V;电压表$\mathrm{V_1}$的量程为0~3 V,分度值为0.1 V,示数为1.5 V,则$\mathrm{L_2}$两端的电压$U_2 = 1.5\ \mathrm{V}$。通电1 min $\mathrm{L_2}$消耗的电能$W = \frac{U_2^2}{R_{\mathrm{L_2}}} t = \frac{(1.5\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega} × 60\ \mathrm{s} = 13.5\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】首先分析电路连接方式，确定L₁与L₂串联，电压表V₁测L₂两端电压，电压表V₂测电源电压；根据串联电路总电压等于各部分电压之和，可知V₂示数大于V₁示数；结合两表指针偏转角度相同，判断出两电压表的量程（大量程读数为小量程的5倍），读出对应电压值得到L₂两端电压，最后利用电能公式计算L₂消耗的电能。
【解析】
1. 电路分析：由图甲可知，闭合开关后，L₁与L₂串联，电压表V₁测L₂两端的电压，电压表V₂测电源电压。
2. 电压表量程与读数：因串联电路总电压等于各分电压之和，故V₂示数大于V₁示数；又两表指针偏转角度相同，说明V₂使用0~15V量程，分度值0.5V，示数为7.5V；V₁使用0~3V量程，分度值0.1V，示数为1.5V，因此L₂两端的电压U₂=1.5V。
3. 电能计算：通电时间t=1min=60s，根据电能公式$W=\frac{U^2}{R}t$，代入$U_2=1.5\ \mathrm{V}$、$R_{L_2}=10\ \Omega$、$t=60\ \mathrm{s}$，得$W=\frac{(1.5\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}×60\ \mathrm{s}=13.5\ \mathrm{J}$。
【答案】1.5；13.5
【知识点】串联电路电压规律、电压表读数、电能计算
【点评】本题结合串联电路特点与电压表读数，核心是根据指针偏转相同判断电压表量程，再运用公式计算电能，属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 电路分析：由图甲可知，闭合开关后，L₁与L₂串联，电压表V₁测L₂两端的电压，电压表V₂测电源电压。
2. 电压表量程与读数：因串联电路总电压等于各分电压之和，故V₂示数大于V₁示数；又两表指针偏转角度相同，说明V₂使用0~15V量程，分度值0.5V，示数为7.5V；V₁使用0~3V量程，分度值0.1V，示数为1.5V，因此L₂两端的电压U₂=1.5V。
3. 电能计算：通电时间t=1min=60s，根据电能公式$W=\frac{U^2}{R}t$，代入$U_2=1.5\ \mathrm{V}$、$R_{L_2}=10\ \Omega$、$t=60\ \mathrm{s}$，得$W=\frac{(1.5\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}×60\ \mathrm{s}=13.5\ \mathrm{J}$。
【答案】1.5；13.5
【知识点】串联电路电压规律、电压表读数、电能计算
【点评】本题结合串联电路特点与电压表读数，核心是根据指针偏转相同判断电压表量程，再运用公式计算电能，属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】0.5
6 [2026合肥三十八中月考]新能源汽车因环保、节能等优势,越来越受到人们的青睐。如图所示的某品牌新能源电动汽车,其正常行驶时电能转化为机械能的效率为80%。充电时可用两种不同充电桩,对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如表所示,不计充电过程中的能量损失。
| 充电桩 | 电池初始状态 | 充电电压/V | 充电电流/A | 充满电时间/h |
|--------------|--------------|------------|------------|--------------|
| 普通充电桩 | 相同 |
| 30 | 10 |
| 快充充电桩 | 相同 | 600 | 100 | |
(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能为多少千瓦·时?
(2)用快充充电桩充电,充满电需要多长时间?
(3)如果上述充满电行驶的任务全部由汽油机来提供,已知汽油机的效率为30%,则需要消耗多少千克汽油?(汽油的热值$q=4.6×10^7 J/kg$,计算结果保留一位小数)
| 充电桩 | 电池初始状态 | 充电电压/V | 充电电流/A | 充满电时间/h |
|--------------|--------------|------------|------------|--------------|
| 普通充电桩 | 相同 |
| 30 | 10 || 快充充电桩 | 相同 | 600 | 100 | |
(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能为多少千瓦·时?
(2)用快充充电桩充电,充满电需要多长时间?
(3)如果上述充满电行驶的任务全部由汽油机来提供,已知汽油机的效率为30%,则需要消耗多少千克汽油?(汽油的热值$q=4.6×10^7 J/kg$,计算结果保留一位小数)
答案
解:(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能$W = U_普 I_普 t_普 = 220\ \mathrm{V} × 30\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{h} = 66\ 000\ \mathrm{W· h} = 66\ \mathrm{kW· h}$。
(2)用快充充电桩充满电所需的时间$t_快 = \frac{W}{U_快 I_快} = \frac{66\ 000\ \mathrm{W· h}}{600\ \mathrm{V} × 100\ \mathrm{A}} = 1.1\ \mathrm{h}$。
(3)消耗的电能$W = 66\ \mathrm{kW· h} = 66 × 3.6 × 10^6\ \mathrm{J} = 2.376 × 10^8\ \mathrm{J}$,
则消耗的电能转化为的机械能$W_{机械} = 80\% × 2.376 × 10^8\ \mathrm{J} = 1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$\eta = \frac{W}{Q_{放}}$可知,消耗的汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放} = \frac{W_{机械}}{\eta} = \frac{1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}}{30\%} = 6.336 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$Q_{放} = mq$可知,需要消耗汽油的质量$m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{6.336 × 10^8\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}} \approx 13.8\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
本题分为三个小问，解题思路如下：
1. 第(1)问求普通充电桩充满电消耗的电能，利用电功公式$W=UIt$，需统一单位，将计算结果换算为千瓦·时（$\mathrm{kW·h}$）；
2. 第(2)问求快充充电桩的充电时间，由于充满电所需电能相同，利用公式$t=\frac{W}{UI}$，代入快充的电压、电流和第(1)问求出的电能计算；
3. 第(3)问求消耗汽油的质量，先计算电能转化的机械能，结合汽油机效率求出汽油完全燃烧放出的热量，再利用热值公式$Q=mq$计算汽油质量，注意单位换算（将$\mathrm{kW·h}$换算为焦耳）。
【解析】
解:(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能$W = U_普 I_普 t_普 = 220\ \mathrm{V} × 30\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{h} = 66\ 000\ \mathrm{W· h} = 66\ \mathrm{kW· h}$。
(2)用快充充电桩充满电所需的时间$t_快 = \frac{W}{U_快 I_快} = \frac{66\ 000\ \mathrm{W· h}}{600\ \mathrm{V} × 100\ \mathrm{A}} = 1.1\ \mathrm{h}$。
(3)消耗的电能$W = 66\ \mathrm{kW· h} = 66 × 3.6 × 10^6\ \mathrm{J} = 2.376 × 10^8\ \mathrm{J}$,
则消耗的电能转化为的机械能$W_{机械} = 80\% × 2.376 × 10^8\ \mathrm{J} = 1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$\eta = \frac{W}{Q_{放}}$可知,消耗的汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放} = \frac{W_{机械}}{\eta} = \frac{1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}}{30\%} = 6.336 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$Q_{放} = mq$可知,需要消耗汽油的质量$m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{6.336 × 10^8\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}} \approx 13.8\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$66\ \mathrm{kW·h}$；(2)$1.1\ \mathrm{h}$；(3)$13.8\ \mathrm{kg}$；
【知识点】
电功计算、效率应用、热值计算
【点评】
本题是电学与热学的综合应用题，考查电功、效率、热值的相关计算，解题时需注意单位统一和公式的灵活运用，是初中物理典型的综合题型。
【难度系数】
0.6
本题分为三个小问，解题思路如下：
1. 第(1)问求普通充电桩充满电消耗的电能，利用电功公式$W=UIt$，需统一单位，将计算结果换算为千瓦·时（$\mathrm{kW·h}$）；
2. 第(2)问求快充充电桩的充电时间，由于充满电所需电能相同，利用公式$t=\frac{W}{UI}$，代入快充的电压、电流和第(1)问求出的电能计算；
3. 第(3)问求消耗汽油的质量，先计算电能转化的机械能，结合汽油机效率求出汽油完全燃烧放出的热量，再利用热值公式$Q=mq$计算汽油质量，注意单位换算（将$\mathrm{kW·h}$换算为焦耳）。
【解析】
解:(1)用普通充电桩充满电,消耗的电能$W = U_普 I_普 t_普 = 220\ \mathrm{V} × 30\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{h} = 66\ 000\ \mathrm{W· h} = 66\ \mathrm{kW· h}$。
(2)用快充充电桩充满电所需的时间$t_快 = \frac{W}{U_快 I_快} = \frac{66\ 000\ \mathrm{W· h}}{600\ \mathrm{V} × 100\ \mathrm{A}} = 1.1\ \mathrm{h}$。
(3)消耗的电能$W = 66\ \mathrm{kW· h} = 66 × 3.6 × 10^6\ \mathrm{J} = 2.376 × 10^8\ \mathrm{J}$,
则消耗的电能转化为的机械能$W_{机械} = 80\% × 2.376 × 10^8\ \mathrm{J} = 1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$\eta = \frac{W}{Q_{放}}$可知,消耗的汽油完全燃烧放出的热量$Q_{放} = \frac{W_{机械}}{\eta} = \frac{1.900\ 8 × 10^8\ \mathrm{J}}{30\%} = 6.336 × 10^8\ \mathrm{J}$,
由$Q_{放} = mq$可知,需要消耗汽油的质量$m = \frac{Q_{放}}{q} = \frac{6.336 × 10^8\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}} \approx 13.8\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$66\ \mathrm{kW·h}$；(2)$1.1\ \mathrm{h}$；(3)$13.8\ \mathrm{kg}$；
【知识点】
电功计算、效率应用、热值计算
【点评】
本题是电学与热学的综合应用题，考查电功、效率、热值的相关计算，解题时需注意单位统一和公式的灵活运用，是初中物理典型的综合题型。
【难度系数】
0.6
