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8 一只电热水壶装满水后接在220 V的电源上，通过它的电流是5 A，若通电5 min将水烧开，则电流做的功为
3.3×10⁵
J，消耗的电能为3.3×10⁵
J；若将该电热水壶接在110 V的电源上，则烧开这壶水需要20
min。答案
8. 3.3×10⁵ 3.3×10⁵ 20
解析
【分析】
首先，电热水壶是纯电阻用电器，电流做的功等于消耗的电能，可直接用公式$ W=UIt $计算前两个空；其次，烧开同一壶水所需电能不变，电热水壶的电阻$ R $恒定，先由初始电压和电流算出电阻，再结合新电压算出新功率，最后根据$ W=Pt $的变形公式求出新的加热时间。
【解析】
1. 计算电流做功与消耗的电能：
电热水壶为纯电阻用电器，电流做功等于消耗的电能，公式为$ W = UIt $。已知$ U = 220\ \mathrm{V} $，$ I = 5\ \mathrm{A} $，通电时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，代入得：
$ W = 220\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 300\ \mathrm{s} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $，因此前两空均为$ 3.3 × 10^5 $。
2. 计算接110V电源时的加热时间：
先求电热水壶的电阻$ R = \frac{U}{I} = \frac{220\ \mathrm{V}}{5\ \mathrm{A}} = 44\ \Omega $。
烧开同一壶水所需电能不变，即$ W $相同，此时电压$ U' = 110\ \mathrm{V} $，新功率$ P' = \frac{U'^2}{R} = \frac{(110\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega} = 275\ \mathrm{W} $。
由$ W = Pt $得，新时间$ t' = \frac{W}{P'} = \frac{3.3 × 10^5\ \mathrm{J}}{275\ \mathrm{W}} = 1200\ \mathrm{s} = 20\ \mathrm{min} $。
【答案】
3.3×10⁵；3.3×10⁵；20
【知识点】
电功计算、电功率计算、纯电阻电路
【点评】
本题考查电功、电功率的基础计算，核心是明确纯电阻用电器中电功等于消耗的电能，且电阻不变时利用电能不变推导时间，需熟练掌握相关公式的应用，属于初中物理电学的常规基础题。
【难度系数】
0.6
首先，电热水壶是纯电阻用电器，电流做的功等于消耗的电能，可直接用公式$ W=UIt $计算前两个空；其次，烧开同一壶水所需电能不变，电热水壶的电阻$ R $恒定，先由初始电压和电流算出电阻，再结合新电压算出新功率，最后根据$ W=Pt $的变形公式求出新的加热时间。
【解析】
1. 计算电流做功与消耗的电能：
电热水壶为纯电阻用电器，电流做功等于消耗的电能，公式为$ W = UIt $。已知$ U = 220\ \mathrm{V} $，$ I = 5\ \mathrm{A} $，通电时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 5 × 60\ \mathrm{s} = 300\ \mathrm{s} $，代入得：
$ W = 220\ \mathrm{V} × 5\ \mathrm{A} × 300\ \mathrm{s} = 3.3 × 10^5\ \mathrm{J} $，因此前两空均为$ 3.3 × 10^5 $。
2. 计算接110V电源时的加热时间：
先求电热水壶的电阻$ R = \frac{U}{I} = \frac{220\ \mathrm{V}}{5\ \mathrm{A}} = 44\ \Omega $。
烧开同一壶水所需电能不变，即$ W $相同，此时电压$ U' = 110\ \mathrm{V} $，新功率$ P' = \frac{U'^2}{R} = \frac{(110\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega} = 275\ \mathrm{W} $。
由$ W = Pt $得，新时间$ t' = \frac{W}{P'} = \frac{3.3 × 10^5\ \mathrm{J}}{275\ \mathrm{W}} = 1200\ \mathrm{s} = 20\ \mathrm{min} $。
【答案】
3.3×10⁵；3.3×10⁵；20
【知识点】
电功计算、电功率计算、纯电阻电路
【点评】
本题考查电功、电功率的基础计算，核心是明确纯电阻用电器中电功等于消耗的电能，且电阻不变时利用电能不变推导时间，需熟练掌握相关公式的应用，属于初中物理电学的常规基础题。
【难度系数】
0.6
9 新趋势 教材P4练习T2改编 小明为了解某额定电压为220 V的用电器的耗电情况，将该用电器单独接在家庭电路中，发现5 min内电能表脉冲指示灯闪烁了44次，用电器消耗了1320000 J的电能，则电能表常数为
1 200
imp/(kW·h)，该用电器的工作电流是2
A。答案
9. 1 200 2
解析
【分析】
本题需要分两步求解：第一步根据电能表闪烁次数和消耗的电能，结合电能表常数的定义计算其数值；第二步利用电功公式变形，结合家庭电路电压、工作时间和消耗的电能，计算用电器的工作电流，解题关键是单位统一和公式的灵活应用。
【解析】
1. 计算电能表常数：
电能表常数的定义是：每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁的次数。
先将消耗的电能单位转换为kW·h：
$ W = \frac{1320000\ \mathrm{J}}{3.6 × 10^6\ \mathrm{J/kW·h}} = \frac{11}{30}\ \mathrm{kW·h} $
已知5min内闪烁44次，根据定义得电能表常数：
$ N = \frac{n}{W} = \frac{44}{\frac{11}{30}} = 1200\ \mathrm{imp/(kW·h)} $
2. 计算工作电流：
家庭电路电压$ U = 220\ \mathrm{V} $，工作时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 300\ \mathrm{s} $，由电功公式$ W = UIt $变形得：
$ I = \frac{W}{Ut} = \frac{1320000\ \mathrm{J}}{220\ \mathrm{V} × 300\ \mathrm{s}} = 2\ \mathrm{A} $
【答案】
1200；2
【知识点】
电能表参数、电功公式应用
【点评】
本题考查电能表参数的理解和电功公式的计算，需注意单位换算，属于初中物理常规题型，难度不大。
【难度系数】
0.4
本题需要分两步求解：第一步根据电能表闪烁次数和消耗的电能，结合电能表常数的定义计算其数值；第二步利用电功公式变形，结合家庭电路电压、工作时间和消耗的电能，计算用电器的工作电流，解题关键是单位统一和公式的灵活应用。
【解析】
1. 计算电能表常数：
电能表常数的定义是：每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁的次数。
先将消耗的电能单位转换为kW·h：
$ W = \frac{1320000\ \mathrm{J}}{3.6 × 10^6\ \mathrm{J/kW·h}} = \frac{11}{30}\ \mathrm{kW·h} $
已知5min内闪烁44次，根据定义得电能表常数：
$ N = \frac{n}{W} = \frac{44}{\frac{11}{30}} = 1200\ \mathrm{imp/(kW·h)} $
2. 计算工作电流：
家庭电路电压$ U = 220\ \mathrm{V} $，工作时间$ t = 5\ \mathrm{min} = 300\ \mathrm{s} $，由电功公式$ W = UIt $变形得：
$ I = \frac{W}{Ut} = \frac{1320000\ \mathrm{J}}{220\ \mathrm{V} × 300\ \mathrm{s}} = 2\ \mathrm{A} $
【答案】
1200；2
【知识点】
电能表参数、电功公式应用
【点评】
本题考查电能表参数的理解和电功公式的计算，需注意单位换算，属于初中物理常规题型，难度不大。
【难度系数】
0.4
10 新素养 科学思维 甲、乙两灯的电流随电压变化的关系图像如图所示。若将甲、乙两灯并联接入4 V的电路中，则两灯在5 min内消耗的总电能为
960
J；若将甲、乙两灯串联接入9 V的电路中，则通电10 s两灯消耗的总电能为36
J。答案
10. 960 36
解析
【分析】
解决本题需结合串并联电路的特点，从I-U图像中提取对应电压下的电流，再利用电能公式计算总电能：并联时电压相等，需找4V下两灯电流；串联时电流相等，需找总电压9V下电流相同的两灯电压，再计算总电能。
【解析】
1. 并联接入4V电路的总电能计算：
并联电路各支路电压相等，均为4V。从图像读取：当U=4V时，甲灯电流$I_甲=0.5A$，乙灯电流$I_乙=0.3A$。
总电流$I_{总}=I_甲+I_乙=0.5A+0.3A=0.8A$，时间$t_1=5min=300s$。
根据电能公式$W=UIt$，总电能$W_1=U_并I_{总}t_1=4V×0.8A×300s=960J$。
2. 串联接入9V电路的总电能计算：
串联电路电流处处相等，总电压等于各部分电压之和，即$U_甲+U_乙=9V$。从图像找到：当电流$I=0.4A$时，甲灯电压$U_甲=3V$，乙灯电压$U_乙=6V$，满足$3V+6V=9V$，符合条件。
时间$t_2=10s$，总电能$W_2=U_总It_2=9V×0.4A×10s=36J$。
【答案】
960；36
【知识点】
电能计算；I-U图像；串并联电路特点
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律与电能计算，核心是从图像中获取对应电压/电流的数值，再结合串并联特点分析，体现了科学思维的应用。
【难度系数】
0.3
解决本题需结合串并联电路的特点，从I-U图像中提取对应电压下的电流，再利用电能公式计算总电能：并联时电压相等，需找4V下两灯电流；串联时电流相等，需找总电压9V下电流相同的两灯电压，再计算总电能。
【解析】
1. 并联接入4V电路的总电能计算：
并联电路各支路电压相等，均为4V。从图像读取：当U=4V时，甲灯电流$I_甲=0.5A$，乙灯电流$I_乙=0.3A$。
总电流$I_{总}=I_甲+I_乙=0.5A+0.3A=0.8A$，时间$t_1=5min=300s$。
根据电能公式$W=UIt$，总电能$W_1=U_并I_{总}t_1=4V×0.8A×300s=960J$。
2. 串联接入9V电路的总电能计算：
串联电路电流处处相等，总电压等于各部分电压之和，即$U_甲+U_乙=9V$。从图像找到：当电流$I=0.4A$时，甲灯电压$U_甲=3V$，乙灯电压$U_乙=6V$，满足$3V+6V=9V$，符合条件。
时间$t_2=10s$，总电能$W_2=U_总It_2=9V×0.4A×10s=36J$。
【答案】
960；36
【知识点】
电能计算；I-U图像；串并联电路特点
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律与电能计算，核心是从图像中获取对应电压/电流的数值，再结合串并联特点分析，体现了科学思维的应用。
【难度系数】
0.3
11 如图所示，灯泡L和电阻串联后接在电压为U的电路中，已知电阻的阻值为R，通过电路的电流为I，则灯泡在t时间内消耗的电能是（
A.$UIt$
B.$\dfrac{U^2}{R}t$
C.$I^2Rt$
D.$UIt - I^2Rt$
D
）A.$UIt$
B.$\dfrac{U^2}{R}t$
C.$I^2Rt$
D.$UIt - I^2Rt$
答案
11. D
解析
【分析】
要解决该问题，需结合串联电路的特点和电功的计算规律：首先明确串联电路中电流处处相等、总电压等于各部分电压之和；其次区分总电能与各用电器消耗的电能，灯泡的电能等于总电能减去电阻消耗的电能。
【解析】
1. 电路为串联电路，t时间内电路的总电能为$W_{总}=UIt$；
2. 电阻R是纯电阻，t时间内电阻消耗的电能为$W_{R}=I^2Rt$（也可通过$W_R=U_R It$推导，电阻两端电压$U_R=IR$，代入得$W_R=IR· It=I^2Rt$）；
3. 灯泡消耗的电能等于总电能减去电阻消耗的电能，即$W_L=W_{总}-W_R=UIt - I^2Rt$，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
电功计算、串联电路特点
【点评】
本题考查串联电路的电功计算，核心是区分总电能与各用电器的电能，易错点是误将总电能当作灯泡的电能，需明确各公式的适用对象。
【难度系数】
0.6
要解决该问题，需结合串联电路的特点和电功的计算规律：首先明确串联电路中电流处处相等、总电压等于各部分电压之和；其次区分总电能与各用电器消耗的电能，灯泡的电能等于总电能减去电阻消耗的电能。
【解析】
1. 电路为串联电路，t时间内电路的总电能为$W_{总}=UIt$；
2. 电阻R是纯电阻，t时间内电阻消耗的电能为$W_{R}=I^2Rt$（也可通过$W_R=U_R It$推导，电阻两端电压$U_R=IR$，代入得$W_R=IR· It=I^2Rt$）；
3. 灯泡消耗的电能等于总电能减去电阻消耗的电能，即$W_L=W_{总}-W_R=UIt - I^2Rt$，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
电功计算、串联电路特点
【点评】
本题考查串联电路的电功计算，核心是区分总电能与各用电器的电能，易错点是误将总电能当作灯泡的电能，需明确各公式的适用对象。
【难度系数】
0.6
12 在如图所示的电路中，电源电压保持不变。只闭合开关S，电流表的示数为0.2 A，再闭合开关S₁，电流表的示数变化了0.3 A。闭合S、S₁后，在相同的时间内，电流通过$R_1$、$R_2$所做的功之比是 （
A.$2:3$
B.$3:2$
C.$5:2$
D.$1:2$
A
）A.$2:3$
B.$3:2$
C.$5:2$
D.$1:2$
答案
12. A
解析
【分析】首先明确电路结构：只闭合开关S时，电路为$R_1$的简单电路，电流表测量通过$R_1$的电流，即$I_1=0.2\ \mathrm{A}$；再闭合开关$S_1$后，$R_1$与$R_2$并联，电流表测量干路电流，由于并联电路各支路独立工作，电流表示数的变化量等于通过$R_2$的电流，即$I_2=0.3\ \mathrm{A}$。并联电路中各支路电压等于电源电压，且工作时间相同，根据电功公式可推导电功之比等于电流之比。
【解析】1. 确定各支路电流：
只闭合S时，电路为$R_1$的简单电路，电流表的示数为通过$R_1$的电流，即$I_1=0.2\ \mathrm{A}$；
闭合S、$S_1$后，$R_1$与$R_2$并联，电流表测干路电流，并联电路各支路互不影响，电流表示数变化量为通过$R_2$的电流，即$I_2=0.3\ \mathrm{A}$。
2. 计算电功之比：
并联电路中电源电压$U$相同，工作时间$t$相同，根据电功公式$W=UIt$，可得：
$\frac{W_1}{W_2}=\frac{UI_1t}{UI_2t}=\frac{I_1}{I_2}=\frac{0.2\ \mathrm{A}}{0.3\ \mathrm{A}}=\frac{2}{3}$，即$R_1$、$R_2$的电功之比为$2:3$。
【答案】A
【知识点】并联电路电流规律、电功的计算
【点评】本题考查并联电路的特点和电功公式的应用，核心是明确开关状态对应的电路结构，理解并联支路电流的关系，属于基础应用题型。
【难度系数】0.6
【解析】1. 确定各支路电流：
只闭合S时，电路为$R_1$的简单电路，电流表的示数为通过$R_1$的电流，即$I_1=0.2\ \mathrm{A}$；
闭合S、$S_1$后，$R_1$与$R_2$并联，电流表测干路电流，并联电路各支路互不影响，电流表示数变化量为通过$R_2$的电流，即$I_2=0.3\ \mathrm{A}$。
2. 计算电功之比：
并联电路中电源电压$U$相同，工作时间$t$相同，根据电功公式$W=UIt$，可得：
$\frac{W_1}{W_2}=\frac{UI_1t}{UI_2t}=\frac{I_1}{I_2}=\frac{0.2\ \mathrm{A}}{0.3\ \mathrm{A}}=\frac{2}{3}$，即$R_1$、$R_2$的电功之比为$2:3$。
【答案】A
【知识点】并联电路电流规律、电功的计算
【点评】本题考查并联电路的特点和电功公式的应用，核心是明确开关状态对应的电路结构，理解并联支路电流的关系，属于基础应用题型。
【难度系数】0.6
13 在如图所示的电路中，电源电压为6 V且保持不变，电阻$R_1$为$10\ \Omega$。闭合开关S后，电流表的示数为0.2 A。求：
（1）$R_1$在10 s内所消耗的电能$W_1$。
（2）$R_2$消耗16 J的电能所需的时间。
（1）$R_1$在10 s内所消耗的电能$W_1$。
（2）$R_2$消耗16 J的电能所需的时间。
答案
13. (1) $R_1$、$R_2$串联，$I_1=I_2=0.2\ \mathrm{A}$,$R_1$在10 s内所消耗的电能$W_1=I_1{}^2R_1t_1=(0.2\ \mathrm{A})^2× 10\ \Omega× 10\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{J}$ （2）$R_1$两端的电压$U_1=I_1R_1=0.2\ \mathrm{A}× 10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$；$R_2$两端的电压$U_2=U-U_1=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$,由$W=UIt$可得$R_2$消耗16 J的电能所需的时间$t_2=\dfrac{W_2}{U_2I_2}=\dfrac{16\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{V}× 0.2\ \mathrm{A}}=20\ \mathrm{s}$
解析
【分析】首先观察电路，R₁与R₂串联，电流表测串联电路的电流，因此电路中各处电流相等。第（1）问求R₁消耗的电能，已知电流、电阻和时间，可直接利用电能公式计算；第（2）问需先根据串联电路电压规律求出R₂两端的电压，再结合电流，通过电能公式的变形计算所需时间。
【解析】
（1）由电路图可知，R₁与R₂串联，串联电路中电流处处相等，故I₁=I₂=I=0.2 A。
根据电能公式$W=I^2Rt$，可得R₁在10 s内消耗的电能：
$W_1 = I_1^2R_1t_1 = (0.2\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega×10\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{J}$。
（2）先根据欧姆定律计算R₁两端的电压：
$U_1 = I_1R_1 = 0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
因为串联电路总电压等于各部分电压之和，所以R₂两端的电压：
$U_2 = U - U_1 = 6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
再根据电能公式$W=UIt$变形得$t=\frac{W}{UI}$，则R₂消耗16 J电能所需的时间：
$t_2=\frac{W_2}{U_2I_2}=\frac{16\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}}=20\ \mathrm{s}$。
【答案】（1）$4\ \mathrm{J}$；（2）$20\ \mathrm{s}$
【知识点】串联电路特点、电能计算、欧姆定律
【点评】本题考查串联电路规律及电能公式的应用，属于基础计算题，解题时需明确串联电路电流、电压的特点，熟练运用相关公式即可完成求解。
【难度系数】0.7
【解析】
（1）由电路图可知，R₁与R₂串联，串联电路中电流处处相等，故I₁=I₂=I=0.2 A。
根据电能公式$W=I^2Rt$，可得R₁在10 s内消耗的电能：
$W_1 = I_1^2R_1t_1 = (0.2\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega×10\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{J}$。
（2）先根据欧姆定律计算R₁两端的电压：
$U_1 = I_1R_1 = 0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
因为串联电路总电压等于各部分电压之和，所以R₂两端的电压：
$U_2 = U - U_1 = 6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
再根据电能公式$W=UIt$变形得$t=\frac{W}{UI}$，则R₂消耗16 J电能所需的时间：
$t_2=\frac{W_2}{U_2I_2}=\frac{16\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}}=20\ \mathrm{s}$。
【答案】（1）$4\ \mathrm{J}$；（2）$20\ \mathrm{s}$
【知识点】串联电路特点、电能计算、欧姆定律
【点评】本题考查串联电路规律及电能公式的应用，属于基础计算题，解题时需明确串联电路电流、电压的特点，熟练运用相关公式即可完成求解。
【难度系数】0.7
14 有一块手机用的锂电池，标有“电压 3.7 V 容量 1 130 mA·h”的字样（手机工作时电压不变）。它充电过程的能量转化情况是
电能转化为化学能
。使用此电池时，最多可以得到15 051.6
J的电能。不考虑其他因素，用该手机播放视频时的工作电流是0.3 A，用它可以看视频226
min。答案
14. 电能转化为化学能 15 051.6 226 【解析】电池充电和供电是相反的过程,充电时是把电能转化为化学能,供电时是把化学能转化为电能;最多可以得到的电能$W=UIt=3.7\ \mathrm{V}× 1\ 130× 10^{-3}\ \mathrm{A}× 3\ 600\ \mathrm{s}=15\ 051.6\ \mathrm{J}$。手机工作时电压不变,观看视频时间$t_1=\dfrac{W}{UI_1}=\dfrac{15\ 051.6\ \mathrm{J}}{3.7\ \mathrm{V}× 0.3\ \mathrm{A}}=13\ 560\ \mathrm{s}=226\ \mathrm{min}$
解析
【分析】首先明确电池充电与放电的能量转化规律：充电时是将电能转化为化学能储存；计算电能时，需把电池容量的单位（mA·h）换算为国际单位（A·s），再用電功公式计算；计算播放视频时间时，利用总电能不变，结合电功公式变形推导时间，最后将秒转换为分钟即可。
【解析】1. 充电能量转化：电池充电过程中，消耗电能，将电能转化为化学能储存，故第一空填“电能转化为化学能”。2. 计算最多获得的电能：电池容量$Q=1130\ \mathrm{mA·h}=1130×10^{-3}\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=4068\ \mathrm{A·s}$，根据电功公式$W=UIt=UQ$，代入$U=3.7\ \mathrm{V}$，得$W=3.7\ \mathrm{V}×4068\ \mathrm{A·s}=15051.6\ \mathrm{J}$。3. 计算播放视频时间：已知工作电流$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，由$W=UIt$变形得$t_1=\frac{W}{UI_1}=\frac{15051.6\ \mathrm{J}}{3.7\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}}=13560\ \mathrm{s}$，转换为分钟：$13560÷60=226\ \mathrm{min}$。
【答案】电能转化为化学能；15051.6；226
【知识点】电功的计算，能量转化，单位换算
【点评】本题结合锂电池实际应用，考查基础物理知识的应用，关键是掌握电功公式及单位换算，属于常规基础题。
【难度系数】0.6
【解析】1. 充电能量转化：电池充电过程中，消耗电能，将电能转化为化学能储存，故第一空填“电能转化为化学能”。2. 计算最多获得的电能：电池容量$Q=1130\ \mathrm{mA·h}=1130×10^{-3}\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=4068\ \mathrm{A·s}$，根据电功公式$W=UIt=UQ$，代入$U=3.7\ \mathrm{V}$，得$W=3.7\ \mathrm{V}×4068\ \mathrm{A·s}=15051.6\ \mathrm{J}$。3. 计算播放视频时间：已知工作电流$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，由$W=UIt$变形得$t_1=\frac{W}{UI_1}=\frac{15051.6\ \mathrm{J}}{3.7\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}}=13560\ \mathrm{s}$，转换为分钟：$13560÷60=226\ \mathrm{min}$。
【答案】电能转化为化学能；15051.6；226
【知识点】电功的计算，能量转化，单位换算
【点评】本题结合锂电池实际应用，考查基础物理知识的应用，关键是掌握电功公式及单位换算，属于常规基础题。
【难度系数】0.6
