Question

2．閱讀下面的短文，并回答相關(guān)的問題
發(fā)電廠發(fā)出的電，并不是只供附近的人們使用，還要傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方．如圖是電能輸送的示意圖．在輸電線上，由于電流的熱效應(yīng)，必然有一部分電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能而損失掉，導(dǎo)線越長(zhǎng)，損失越多．目前遠(yuǎn)距離送電主要采取高壓送電的方式來(lái)減少線路上的損失．如把發(fā)電機(jī)、高壓輸電線、變壓器這些統(tǒng)稱為供電設(shè)備，電能輸送的示意圖就可以作如圖的簡(jiǎn)化．請(qǐng)結(jié)合短文和所學(xué)知識(shí)回答下列問題：
（1）在發(fā)電階段，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)線上內(nèi)能的變化是通過做功方式實(shí)現(xiàn)的
（2）在輸電階段，輸電線上常用如圖裝置將四根導(dǎo)線并聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增大了導(dǎo)線的橫截面積，從而減小了導(dǎo)線的電阻，以達(dá)到減少輸電線上電能損失的目的．電能消耗量可用電能表測(cè)量．
（3）在保證輸送功率不變的情況下，采用高壓送電可以減少電能在線路上的損失的原因是．由焦耳定律Q=I²Rt可知：在R和t一定時(shí)，減小I，可以減小電能的損失，又由公式I=$\frac{P}{U}$可知，當(dāng)P一定時(shí)，要減小I，必需增大U．
（4）在用電階段，某用戶標(biāo)有“220V 40W”的燈泡在用電高峰期時(shí)發(fā)光比平時(shí)暗的原因是用戶多，電流變大，由U=IR知，U變大，用戶電壓變小，燈變暗．
（5）如果供電設(shè)備的輸出電壓恒為220V，通過總電阻為0.2Ω的輸電線向居民樓內(nèi)用戶供電，當(dāng)居民樓內(nèi)所有用電器消耗的總功率為21.78kW的時(shí)候，上述燈泡的實(shí)際電壓為198V、實(shí)際功率為32.4W（不考慮燈泡電阻的變化）．

Answer 1

分析 （1）發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電流通過導(dǎo)體發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)，長(zhǎng)度越大，橫截面積越小，電阻越大；長(zhǎng)度和橫截面積相同的導(dǎo)體，材料不同，電阻不同；電能表是測(cè)量消耗電能多少的儀表；
（3）輸電線有電阻，電流通過輸電線時(shí)就會(huì)發(fā)熱而產(chǎn)生熱量，為了減小電能的損失，可利用公式Q=I²Rt進(jìn)行分析．
（4）根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，并聯(lián)的用電器越多，總電阻越��；
（5）根據(jù)燈泡的額定功率和額定電壓計(jì)算出燈泡電阻；已知電路中總功率和電壓，由P=UI計(jì)算出電路中的電流，再根據(jù)U=IR計(jì)算出電路中損失的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)計(jì)算出燈泡的實(shí)際電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，消耗機(jī)械能，得到電能，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過導(dǎo)線發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是電流做功的過程；
（2）導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)；
將四根導(dǎo)線并聯(lián)起來(lái)進(jìn)行高壓輸電目的是為了減小電能的損失，在導(dǎo)線長(zhǎng)度不能改變時(shí)可以通過改變橫截面積，四根導(dǎo)線并聯(lián)時(shí)相當(dāng)于增大了橫截面積，所以電阻會(huì)減小，損失的電能也減少；
（3）由焦耳定律Q=I²Rt可知：在R和t一定時(shí)，減小I，可以減小電能的損失，又由公式I=$\frac{P}{U}$可知，當(dāng)P一定時(shí)，要減小I，必需增大U．
（4）在用電的高峰期，由于并入電路中的用電器變多，總電阻變少，由歐姆定律知電路中的電流變大；
用電器與輸電線是串聯(lián)的，輸電導(dǎo)線也有電阻，當(dāng)其電流變大時(shí)，其分得的電壓就變大，又知電源電壓220V不變，用電器兩端的電壓就變小了；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知白熾燈的實(shí)際功率比正常減小，所以發(fā)光要變暗些．
（5）由P=UI，I=$\frac{U}{R}$得，“220V 40W”燈泡的電阻為：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω；
設(shè)居民樓內(nèi)所有用電器的兩端電壓為U_實(shí)，則導(dǎo)線兩端的電壓為220V-U_實(shí)；
由I=$\frac{U}{R}$，P=UI得，用電器中的電流為：I=$\frac{P}{{U}_{實(shí)}}$，
則有：$\frac{P}{{U}_{實(shí)}}$=$\frac{220V-{U}_{實(shí)}}{R}$，
$\frac{21780W}{{U}_{實(shí)}}$=$\frac{220V{-U}_{實(shí)}}{0.2Ω}$，
解得：U_實(shí)=198V
燈泡的實(shí)際功率P_實(shí)=$\frac{{U}_{實(shí)}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（198V）^{2}}{1210Ω}$=32.4W．
故答案為：
（1）機(jī)械；電；做功；
（2）橫截面積；電阻；電能表；
（3）由焦耳定律Q=I²Rt可知：在R和t一定時(shí)，減小I，可以減小電能的損失，又由公式I=$\frac{P}{U}$可知，當(dāng)P一定時(shí)，要減小I，必需增大U；
（4）用戶多，電流變大，由U=IR知，U變大，用戶電壓變小，燈變暗；
（5）198；32.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)歐姆定律、電功率公式、串聯(lián)電路特點(diǎn)的掌握和運(yùn)用，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，解題過程中要注意單位的換算．