Question

10．炎炎夏日的一個(gè)晚上，婷婷自己在家，她把空調(diào)、日光燈、電視機(jī)都開著，正欣賞著某衛(wèi)視的“快樂大本營”，“渴了，用電熱水壺?zé)�點(diǎn)水喝吧”，婷婷插上電熱水壺?zé)�水，請回答以下問題：
（1）在上面說的電器中，電熱水壺是利用電流的熱效應(yīng)工作的．
（2）“為什么電熱水壺可以將水燒開，而與它相連的導(dǎo)線卻一點(diǎn)也不熱呢？”聰明的婷婷一會兒就想明白了，原來是電熱水壺和導(dǎo)線串聯(lián)時(shí)通過的電流相等，而電熱水壺的電阻比導(dǎo)線大（選填“大”或“小”），根據(jù)Q=I²Rt可知，在相同時(shí)間內(nèi)電流通過電熱水壺產(chǎn)生的熱量較多．
（3）若上述電器的功率為：3臺空調(diào)共約2200W，電視機(jī)200W，所有燈具共300W，假定它們平均每天工作時(shí)間分別是5小時(shí)、3小時(shí)、4小時(shí)，則每天共耗電12.8kW•h．
（4）婷婷還發(fā)現(xiàn)，每天用電高峰時(shí)段，燈具總比正常發(fā)光暗一些，你能解釋其中的原因嗎？（提示：實(shí)際的電線路中，輸電導(dǎo)線的電阻不能忽略）
答：因?yàn)檩旊娋�有電阻，根據(jù)U=IR可知導(dǎo)線上會分去部分電壓，用電高峰期間，線路上電流I很大，因此輸電線上分走的電壓不能忽略，導(dǎo)致用電器上分得的電壓小于其額定電壓，燈具比正常發(fā)光要暗一些．

Answer 1

分析 （1）電流的熱效應(yīng)是指導(dǎo)體通電時(shí)會發(fā)熱的現(xiàn)象，在這一過程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）由焦耳定律知道，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、導(dǎo)體電阻大小和通電時(shí)間成正比．電爐絲和連接的導(dǎo)線串聯(lián)在電路中（通過的電流相等）、通電時(shí)間是相同的，而電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，據(jù)此分析判斷；
（3）知道用電器的功率和工作時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出每天共消耗的電能；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，輸電導(dǎo)線的電阻不能忽略時(shí)導(dǎo)線要分得的電壓，導(dǎo)致用電器上分得的電壓變小，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）電熱水壺是利用了電流的熱效應(yīng)來給水加熱的；
日光燈、電視機(jī)主要要電能轉(zhuǎn)化為光能，空調(diào)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，它們不是利用電流的熱效應(yīng)工作的；
（2）電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流相等，通電時(shí)間t相同，
由焦耳定律Q=I²Rt可知，電熱水壺的電阻比導(dǎo)線電阻大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多，
所以，電熱水壺可以將水燒開，而與它相連的導(dǎo)線卻一點(diǎn)也不熱；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，每天共消耗的電能：
W=Pt=2200×10^-3kW×5h+200×10^-3kW×3h+300×10^-3kW×4h=12.8kW•h；
（4）因?yàn)檩旊娋�有電阻，根據(jù)U=IR可知導(dǎo)線上會分去部分電壓，用電高峰期間，線路上電流I很大，因此輸電線上分走的電壓不能忽略，導(dǎo)致用電器上分得的電壓小于其額定電壓，燈具比正常發(fā)光要暗一些．
故答案為：
（1）電熱水壺；
（2）大；Q=I²Rt；
（3）12.8；
（4）因?yàn)檩旊娋�有電阻，根據(jù)U=IR可知導(dǎo)線上會分去部分電壓，用電高峰期間，線路上電流I很大，因此輸電線上分走的電壓不能忽略，導(dǎo)致用電器上分得的電壓小于其額定電壓，燈具比正常發(fā)光要暗一些．

點(diǎn)評 本題考查了電流的熱效應(yīng)、焦耳定律的應(yīng)用、電功的計(jì)算和串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)等，是一道電學(xué)的綜合題，有一定的難度．