Question

10．炎炎夏日的一個晚上，婷婷自己在家，她把空調(diào)、日光燈、電視機都開著，正欣賞著某衛(wèi)視的“快樂大本營”，“渴了，用電熱水壺燒點水喝吧”，婷婷插上電熱水壺燒水，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工作的．
（2）“為什么電熱水壺可以將水燒開，而與它相連的導線卻一點也不熱呢？”聰明的婷婷一會兒就想明白了，原來是電熱水壺和導線串聯(lián)時通過的電流相等，而電熱水壺的電阻比導線大（選填“大”或“小”），根據(jù)Q=I²Rt可知，在相同時間內(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200W，所有燈具共300W，假定它們平均每天工作時間分別是5小時、3小時、4小時，則每天共耗電12.8kW•h．
（4）婷婷還發(fā)現(xiàn)，每天用電高峰時段，燈具總比正常發(fā)光暗一些，你能解釋其中的原因嗎？（提示：實際的電線路中，輸電導線的電阻不能忽略）
答：因為輸電線有電阻，根據(jù)U=IR可知導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）電流的熱效應是指導體通電時會發(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，電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、導體電阻大小和通電時間成正比．電爐絲和連接的導線串聯(lián)在電路中（通過的電流相等）、通電時間是相同的，而電爐絲的電阻比導線的電阻大，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)電路的分壓特點可知，輸電導線的電阻不能忽略時導線要分得的電壓，導致用電器上分得的電壓變小，據(jù)此進行解答．

解答 解：（1）電熱水壺是利用了電流的熱效應來給水加熱的；
日光燈、電視機主要要電能轉(zhuǎn)化為光能，空調(diào)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，它們不是利用電流的熱效應工作的；
（2）電爐在使用時，電爐絲和導線串聯(lián)，通過的電流相等，通電時間t相同，
由焦耳定律Q=I²Rt可知，電熱水壺的電阻比導線電阻大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多，
所以，電熱水壺可以將水燒開，而與它相連的導線卻一點也不熱；
（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）因為輸電線有電阻，根據(jù)U=IR可知導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）因為輸電線有電阻，根據(jù)U=IR可知導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．

點評 本題考查了電流的熱效應、焦耳定律的應用、電功的計算和串聯(lián)電路的分壓特點等，是一道電學的綜合題，有一定的難度．