18.3 跨学科实践:为家庭节约用电提建议 (导学案)物理新教材人教版九年级全一册
2026-10-28
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内容正文:
第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议 (导学案)
【学习目标】
1. 能运用电功 W=Pt、电功率 P=UI和电能表读数等核心概念,定量分析家庭用电器的耗能情况;理解用电器待机功耗的物理实质,知道待机功率虽小,但长时间累积消耗的电能不可忽视;能从“功率—时长—电能—电费—碳排放”的链条理解节约用电的物理意义与环境意义。
2. 经历“发现问题—收集数据—分析归因—提出方案—评估效果”的完整探究过程,发展基于证据提出合理化建议的理性思维;初步建立“能耗—电费—碳排放”的多因素关联分析模型;能对不同类型家用电器的耗电特性进行比较与归类。
3. 能设计简单的家庭用电调查方案,正确使用电能表、功率计量插座等工具收集数据;能运用控制变量思想设计对比观察,验证节电措施的实际效果;能与他人协作完成信息收集、建议提出和交流评估。
4. 通过家庭用电调查和节电建议的实施,增强节约用电的自觉意识和社会责任感;在“1度电的环境代价”的讨论中,体会个人用电行为与能源节约、碳减排之间的联系;形成兼顾科学性、经济性与可操作性的务实态度。
【学习重点】
1. 应用电能表和用电器铭牌调查家庭用电情况,定量分析主要用电器的耗能;
2. 从使用时长、工作状态、待机管理、能效选择等角度提出有针对性的家庭节电建议;
3. 经历完整的跨学科实践流程,形成基于数据的建议报告。
【学习难点】
1. 从复杂的家庭用电场景中识别关键耗能环节,区分“功率大但用时短”与“功率小但长期运行”两类不同的耗电模式;
2. 将物理计算结果转化为具体、可操作、家庭愿意采纳的节电方案;
3. 对节电建议的实施效果进行合理的对比评估(控制变量、前后对照)。
【自主预习】阅读教材《跨学科实践:为家庭节约用电提建议》,完成以下问题:
1. 家庭总用电量可以通过______的前后示数差来计算,公式是______;若电能表标有“N r/(kW⋅h) h”,也可通过一段时间内转盘转过的转数 n估算,公式是______。
2. 了解单个用电器耗电情况,常用的方法有:①______法,读出用电器铭牌上的______,结合估计的工作时长,用 W=Pt估算;②______法,直接测量用电器在不同状态下的实际功率。
3. 用电器待机时,虽然______很小,但______很长,累积消耗的电能不可忽视。我国家庭待机能耗约占总电力消耗的______%。
4. 节约用电的分析可以从四个变量入手:______、______、______、______。
5. 常见节电建议可分为四类:______管理、______管理、______选择、______策略。
6. 节约1度电约相当于节约______kg标准煤,减少约______kg二氧化碳排放。
【课堂探究】
探究一、项目提出:从电费单说起
1. 情境分析
投影两份家庭电费账单,一户月电费约300元,另一户约280元。两户家庭的月用电量相差20元,可能的原因有:
(1)空调使用时长和温度设定不同;
(2)电热水器是否长期保温;
(3)老旧电器能效低;
(4)待机设备多、待机时间长;
(5)家庭成员数量和用电习惯不同。
2. 把生活问题转化为物理问题
电费差异的本质是消耗电能的差异。消耗电能多少与用电器的电功率和使用时长有关,还与用电器处于什么工作状态(如空调温度设定、待机还是运行)有关。
用公式表示:
W=Pt
3. 项目任务
按照“调查—分析—建议—评估”的路径,为家庭节约用电提出建议。
特别提醒:
(1)节电建议不能凭空提出,必须建立在调查数据之上;
(2)分析时要同时关注“功率大”和“时间长”两个因素,不能只看功率。
【典例1】两户家庭月用电量相差很大,下列原因分析中,不够合理的是( )
A. 一户空调设定温度更低、使用时间更长
B. 一户电热水器长期处于保温状态
C. 一户使用的用电器功率都比较大
D. 一户电能表的示数单位与其他户不同
【典例2】某人习惯晚上睡觉前开始为手机充电,第二天早晨拔掉充电线插头。手机充满电后,会自动停止充电并处于待机状态,当电能消耗到一定程度后,又会自动充满……在待机和自动充电的循环过程中,待机时间为自动充电时间的50倍。已知手机在待机状态下消耗电能的功率为0.2W,充电器的充电电流为2.0A,则充电器的充电电压为( )
A.2V B.3V C.4V D.5V
探究二、项目分析:怎样“查”和“算”
1. 调查家庭总用电量的方法
方法
操作
公式/说明
电能表示数差
记录月初、月末示数
W=W后−W前
智能电表/电网账户
查询每日或阶段用电量
直接读取
转数估算法
记录一段时间内转盘转数 n
W = n/N kW⋅h
方法
操作
公式/说明
2. 了解单个用电器耗电情况的方法
(1)铭牌法:读出用电器铭牌上的额定功率 P额,结合估计的工作时长 t,用 W=Pt估算。
(2)功率计量插座法:直接测量用电器在不同状态(运行、待机、不同挡位)下的实际功率,再结合时长计算。
3. 待机功耗的量化
某机顶盒待机功率约8 W,每天待机20 h,一个月(30天)待机电能:
W=0.008 kW×20 h×30=4.8 kW⋅h
若家庭中有多个待机设备,累积可达每月十几度甚至几十度。
参考数据:我国家庭待机能耗约占总电力消耗的10%,城镇居民家庭月待机耗电可达20—40度;待机能耗相当于每天点着一盏15—30 W的“长明灯”。
4. 历史附加信息
我国高度重视节约用电的制度建设。1982年,国务院发布《关于进一步加强节约用电的若干规定》,要求对生产用电实行定额管理、计划用电、节电有奖;2009年启动“节能产品惠民工程”,通过财政补贴推广高效节能空调、电机和节能灯,全国累计推广节能灯3亿多只。从“计划用电”到“能效标识”再到“峰谷电价”,节约用电从生产领域逐步延伸到每一个家庭,成为国家能源战略和公民日常行为的共同议题。
特别提醒:
(1)用铭牌法估算时,实际功率可能与额定功率不同(如空调变频运行、灯泡调光),估算结果应注明“约”;
(2)用功率计量插座测量时,要分别记录运行状态和待机状态的功率;
(3)数据记录要注明来源(铭牌/实测/估计),便于后续分析。
【典例3】关于家用电器的相关知识,下列说法不正确的是( )
A.中国家用电器的正常工作电压一般为220V
B.接入电路的用电器越多,电路中电流越大
C.由图可知买一级能耗的家用电器产品更节电,耗能更低
D.2800W的电热水器一定比800W的电熨斗消耗的电能多
【典例4】小明家有额定电压相同的电饭锅、电烤箱和吸尘器各一个,将这三个用电器正常工作1小时的消耗的电能绘制成了如图所示的柱状图。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.在这三个用电器中,吸尘器正常工作时的电压最低
B.在这三个用电器正常工作时,电流通过电烤箱做功最快
C.在这三个用电器正常工作时,通过这三个用电器的电流一样大
D.在一个月内,小明家电饭锅消耗的电能一定比吸尘器消耗的电能多
探究三、项目实施(任务一、二):调查与诊断
1. 任务一:调查家庭总用电量
以一周(或一个典型日)为单位,用电能表或电网账户调查家庭总用电量,填写“家庭用电调查表”。
日期
电能表示数/kW·h
日用电量/kW·h
备注
第1天
第2天
……
2. 任务二:了解用电器耗电情况
选择家中3—5个主要用电器(如空调、电热水器、冰箱、电视机+机顶盒、照明灯具),通过铭牌或功率计量插座了解其功率和日均使用时长,估算各自耗电量,填写“用电器耗电情况表”,并按耗电量从大到小排序。
用电器
功率/W
日均时长/h
日耗电量/(kW·h)
月耗电量/(kW·h)
排序
空调
电热水器
冰箱
电视机+机顶盒
照明灯具
3. 诊断思维
(1)哪些用电器是“耗电大户”?是因为功率大,还是因为时间长,还是二者兼有?
(2)哪些用电器存在“低效运行”或“隐形运行”(待机、保温、过亮、过冷)?
(3)哪些用电器的能效等级较低或技术较旧?
特别提醒:
(1)冰箱是间歇工作的,铭牌功率不能直接乘24 h,应估算压缩机实际运行时间;
(2)空调的耗电与设定温度、室外温度、房间面积密切相关,估算时应注明条件;
(3)待机功率虽小,但乘以长时间后可能超过某些短时使用的用电器。
【典例5】某家庭调查发现:空调日均耗电5 kW·h,电热水器日均耗电4 kW·h,冰箱日均耗电1 kW·h,电视机+机顶盒日均耗电0.8 kW·h,照明日均耗电0.5 kW·h。该家庭最应优先关注的“耗电大户”是( )
A. 空调和电热水器
B. 冰箱和电视机
C. 照明和机顶盒
D. 无法判断
【典例6】为了测出电视机在待机时的电功率,小明在外出期间,关闭家中其他用电器,只让电视机处于待机状态,用电能表测出待机时电视机所消耗的电能,则电视机待机时的电功率为 W;这些电能可供一只“220V 10W”的LED灯正常工作 h,一只这样的LED灯与一只“220V 100W”的白炽灯正常发光时亮度相当,若白炽灯正常发光时的效率为8%,则LED灯正常发光时的效率为 。
时间
电能表示数
3月20日中午12点
65728
3月24日下午16点
65731
探究四、项目实施(任务三):提出节电建议
1. 建议必须对应数据
节电建议要从调查结论“反推”,对应识别出的关键耗能环节,不能泛泛而谈。
2. 建议框架
类型
具体措施
物理依据
时间管理类
人走灯灭、空调定时、热水器按需启动而非长期保温
减少通电时间 t
状态管理类
机顶盒、路由器、充电器不用时断电;空调夏季设定不低于26 ℃;冰箱避免频繁开门
减少待机功率、减少低效运行
设备选择类
优先选用高能效等级电器和LED灯,适时淘汰老旧高耗能设备
减小工作功率 P
电价策略类
了解峰谷电价,将电热水器、电动车充电等可平移负荷安排在谷电时段
利用电价政策节省电费
3. 完整建议的写法
建议应包含:物理依据 + 操作方式 + 预估效果。
示例:“将机顶盒和路由器在夜间和外出时断电,实测待机总功率约10 W,每天减少待机14 h,月节电约
0.01 kW×14 h×30=4.2 kW⋅h”
特别提醒:
(1)建议要“可量化、可操作、家庭能坚持”,不能只说“少用电”;
(2)估算节电量时,要说明假设条件(如待机功率、减少时长);
(3)优先推荐“投入小、见效快、易坚持”的措施。
【典例7】下列节电建议中,与“减少通电时间”直接对应的是( )
A. 用LED灯替代白炽灯
B. 空调夏季设定不低于26 ℃
C. 人走灯灭,热水器按需启动
D. 选用一级能效空调
【典例8】将机顶盒和路由器在夜间和外出时断电,实测待机总功率约10 W,每天减少待机14 h,一个月(30天)节电约为( )
A. 1.4 kW·h B. 4.2 kW·h C. 14 kW·h D. 42 kW·h
探究五、项目实施(任务四)与展示交流:效果评估
1. 评估方案设计
选择1—2条建议,与家人商定实施一周或一个月,用同一测量方式(电能表示数差或电网账户数据)比较实施前后的用电量。
2. 控制干扰因素
(1)尽量在相似条件下对比(季节、气温、家庭成员数量);
(2)记录实施期间的特殊情况(如连续高温、家中来客);
(3)如果无法严格控制变量,应在报告中说明局限性。
3. 展示交流
各组汇报“调查发现—关键问题—核心建议—预估/实测效果”,其他组从“数据可靠性、建议针对性、估算合理性、可操作性”四个维度评议。
4. 1度电的环境代价
节约1度电约相当于节约0.4 kg标准煤,减少约0.997 kg二氧化碳排放,同时减少0.272 kg碳粉尘、0.03 kg二氧化硫和0.015 kg氮氧化物。
如果班级汇总的节电建议每户每月节约10度电,一个50人的班级一个月就可减少约500 kg二氧化碳排放。
特别提醒:
(1)评估节电效果要用数据说话,不能仅凭“感觉”;
(2)前后对比时,测量方式必须一致,否则数据不可比;
(3)个人节电行为累积起来具有可观的资源与环境效益。
【典例9】某家庭实施“空调设定温度从24 ℃调高到26 ℃”建议后,用相同测量方式比较实施前后一周的用电量。下列做法中,不利于合理评估效果的是( )
A. 记录实施前后一周的日平均气温
B. 保持家庭成员数量和生活习惯基本不变
C. 只记录实施后一天的用电量
D. 用同一电能表读数方式计算用电量
【典例10】某校九年级开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起,完成以下内容。
(1)如表所示,是娜娜家洗衣机的铭牌,若完成一次洗涤的时间为30min,则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤?( )
额定电压:220V
洗涤功率:250W
额定评率:50Hz
脱水功率:380W
洗涤/脱水容量:
洗涤加热功率:1900W
进水水压:
防水等级:IPX4
(2)若自来水的温度为15℃,某电热水器的电加热效率为84%,则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至40℃?[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]( )
(3)请你接合日常生活情境写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释,不得与示例重复。
【示例】建议:离开房间时随手关灯。
解释:减少电灯工作的时间t,由W=Pt可知,消耗的电能减少。
建议: 。
解释: 。
【归纳整理】
第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议
【课堂练习】
地球一小时”活动,号召人们在每年3月最后一个星期六关灯一小时,以响应节能减排的环保要求,每节约一度电可以减少0.997kg的排放,在日常生活中1度电可以使( )
A.80W的电视机正常工作50h B.40W的日光灯正常工作60h
C.50W的电风扇正常工作20h D.1000W的电吹风机正常工作5h
2.现代生活离不开电,了解生活中有关电学元件的一些参数非常重要。下列有关数据符合生活实际的是( )
A.电饭煲正常工作的功率约为100W B.一节新干电池的电压约为3.7V
C.家用节能灯的额定电流约为0.1A D.为保护人体安全,家用电冰箱的电压不超过36V
3.小明家记录10月初电能表的示数6093.5kW·h, 电能表11月初的示数如图所示, 下列说法正确的是( )
A.电能表是用来测电功率的仪表
B.电能表5月初到6月初消耗的功率是105kW·h
C.这个电能表通过的电流一定为10A
D.若电能表指示灯在 10min内闪烁180次,则用电器的总功率是0.6kW
4.在某段时间内,小明家只有以下三个用电器在正常工作:节能灯“220V 22W”,电热水袋“220V 220W”,绞肉机“220V 220W”(电动机线圈电阻为2Ω)。下列说法错误的是( )
A.绞肉机由于发热消耗的电功率为2W
B.绞肉机工作20s消耗的电能为4400J
C.工作20s,电热水袋和绞肉机产生的热量均为4400J
D.此时干路的总电流为2.1A
5.某电暖器具有智能控温系统,可根据室温自动调节加热功率,既能快速加热,又能省电节能。小明受此启发,用手动开关S,温控开关S1、S2,两个加热电阻R1、R2(R1、R2阻值不随温度变化),设计了电暖器加热电路,电源电压为220V。闭合开关S,各温控开关随温度的通断情况及对应的电路功率如表所示。已知加热电阻R1的阻值为121Ω,下列关于该电路的说法正确的是( )
温度t/℃
手动开关S
温控开关S1
温控开关S2
电路功率P/W
<20
闭合
闭合
闭合
1280
≥24
闭合
断开
闭合
880
≥28
闭合
闭合
断开
400
A.加热电路功率最大时,R1与R2串联
B.若温控开关S2出现故障不能断开,加热时,电路的最小功率为400W
C.若只闭合手动开关,R1、R2都能工作
D.加热电阻R2的阻值为55Ω
6.(多选)某电暖器具有智能控温系统,可根据室温自动调节加热功率,既能快速加热,又能省电节能。小明受此启发,用手动开关S,温控开关、,两个加热电阻、(、阻值不随温度变化),设计了电暖器加热电路,电源电压为220V。闭合开关S,各温控开关随温度的通断情况及对应的电路功率如表所示。已知加热电阻的阻值为,下列关于该电路的说法正确的是( )
温度
手动开关S
温控开关
温控开关
电路功率
闭合
闭合
闭合
1280
闭合
断开
闭合
880
闭合
闭合
断开
400
A.加热电路功率最大时,与串联
B.若温控开关出现故障不能断开,加热时,电路的最小功率为880W
C.若只闭合手动开关,、都能工作
D.加热电阻的阻值为
7.LED灯广泛应用于居家照明、城市夜景美化等,制作LED灯的材料是 (半导体/超导体),若“220V 4.4W”的LED灯可节约90%的电能,则LED灯与功率为 W的普通白炽灯亮度相当;小明家的电能表如图,该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率为 W;小明发现某用电器工作时,电能表的指示灯在5min内闪烁了300次,这段时间内电路消耗的电能为 kW·h;他将额定功率为2000W,烧水效率为80%的电热水壶单独接入电路中,该电热水壶正常工作,则在一个标准大气压下,要将1L水从20℃加热至沸腾,需要 min。
8.手机已成为人们沟通交流和生活娱乐的重要工具。
(1)常用手机质量约为200 (选填“kg”“g”或“mg”)。手机屏幕上的丰富色彩是由红、绿、 色三种色光按不同比例混合而成的,三种色光按一定比例混合 (选填“可以”或“不能”)得到白光;
(2)有些国产手机具有反向无线充电功能,用A手机为B手机充电时,A手机相当于电路中的 (选填“电源”或“用电器”)。某款手机锂电池上标有“电压3.7V容量4000mA⋅h”字样,手机的超级快充功能就是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,此时充电功率会变为原来的 倍;当电池剩余电量不足20%时,若未及时充电,系统会开启“省电模式”,“省电模式”下手机显示还可以持续使用2h,手机在此模式下使用时的平均功率约为 W。
9.“地球一小时”是世界自然基金会(WWF)提出的一项全球性节能活动,参与者遍布全球190多个国家和地区。活动提倡于每年三月的最后一个周六晚上,个人、社区、企业和政府用户关闭不必要的光源,熄灯一小时,以表明对应对气候变化行动的支持。
同学们在筹备“2025地球一小时”活动中了解到:只要电源插头没有拔掉,在待机状态下,每台电脑的待机功率为5W,每台电视机的待机功率为10W。
(1)小明所在小区有100台电脑和100台电视机,在活动中号召居民均由原来的待机状态改为切断电源10小时,此举一共可节约多少电能?
(2)若节约的电能完全被水吸收,能使多少千克20℃的水升温至50℃?[c水=4.2×103J/(kg·℃),结果保留整数]
(3)除“不使用用电器时关闭电源外”,请为“2025地球一小时”活动再提出一条节能减排的建议。(合理即可)
10.如图甲,是某型号电饭煲内部的简化电路。和是两个相同的发热电阻,开关、的通断可实现加热和保温两个挡位的调节,相关参数如表中所示。请完成下列问题:
额定电压
220V
加热挡额定功率
1210W
保温挡额定功率
(1)计算电饭煲在加热挡正常工作时,通过的电流;
(2)计算电饭煲保温挡的额定功率;
(3)某同学在购买电饭煲时,看到加热挡有“220V;1210W”和“220V;800W”两种规格,他认为额定功率小的电饭煲更省电。请写出你的观点并进行分析说明。
【课后反思】
本节课通过跨学科实践,经历了“调查—诊断—建议—评估”的完整过程,学会了用物理知识分析家庭用电问题,并提出了有针对性的节电建议。
反思:是否理解“小功率×长时间”的累积效应?调查数据是否真实、记录是否规范?提出的建议是否与数据对应、是否可操作?评估效果时是否注意控制干扰因素?是否体会到个人节电行为与能源节约、碳减排之间的联系?还有哪些调查和估算方法需要进一步改进?
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第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议 (导学案)
【学习目标】
1. 能运用电功 W=Pt、电功率 P=UI和电能表读数等核心概念,定量分析家庭用电器的耗能情况;理解用电器待机功耗的物理实质,知道待机功率虽小,但长时间累积消耗的电能不可忽视;能从“功率—时长—电能—电费—碳排放”的链条理解节约用电的物理意义与环境意义。
2. 经历“发现问题—收集数据—分析归因—提出方案—评估效果”的完整探究过程,发展基于证据提出合理化建议的理性思维;初步建立“能耗—电费—碳排放”的多因素关联分析模型;能对不同类型家用电器的耗电特性进行比较与归类。
3. 能设计简单的家庭用电调查方案,正确使用电能表、功率计量插座等工具收集数据;能运用控制变量思想设计对比观察,验证节电措施的实际效果;能与他人协作完成信息收集、建议提出和交流评估。
4. 通过家庭用电调查和节电建议的实施,增强节约用电的自觉意识和社会责任感;在“1度电的环境代价”的讨论中,体会个人用电行为与能源节约、碳减排之间的联系;形成兼顾科学性、经济性与可操作性的务实态度。
【学习重点】
1. 应用电能表和用电器铭牌调查家庭用电情况,定量分析主要用电器的耗能;
2. 从使用时长、工作状态、待机管理、能效选择等角度提出有针对性的家庭节电建议;
3. 经历完整的跨学科实践流程,形成基于数据的建议报告。
【学习难点】
1. 从复杂的家庭用电场景中识别关键耗能环节,区分“功率大但用时短”与“功率小但长期运行”两类不同的耗电模式;
2. 将物理计算结果转化为具体、可操作、家庭愿意采纳的节电方案;
3. 对节电建议的实施效果进行合理的对比评估(控制变量、前后对照)。
【自主预习】阅读教材《跨学科实践:为家庭节约用电提建议》,完成以下问题:
1. 家庭总用电量可以通过______的前后示数差来计算,公式是______;若电能表标有“N r/(kW⋅h) h”,也可通过一段时间内转盘转过的转数 n估算,公式是______。
2. 了解单个用电器耗电情况,常用的方法有:①______法,读出用电器铭牌上的______,结合估计的工作时长,用 W=Pt估算;②______法,直接测量用电器在不同状态下的实际功率。
3. 用电器待机时,虽然______很小,但______很长,累积消耗的电能不可忽视。我国家庭待机能耗约占总电力消耗的______%。
4. 节约用电的分析可以从四个变量入手:______、______、______、______。
5. 常见节电建议可分为四类:______管理、______管理、______选择、______策略。
6. 节约1度电约相当于节约______kg标准煤,减少约______kg二氧化碳排放。
答案:
1. 电能表;W=W后−W前;W=n/N kW⋅h
2. 铭牌;额定功率;功率计量插座
3. 功率;通电时间;10
4. 功率P;时长t;工作状态;能效等级
5. 时间;状态;设备;电价
6. 0.4;0.997
【课堂探究】
探究一、项目提出:从电费单说起
1. 情境分析
投影两份家庭电费账单,一户月电费约300元,另一户约280元。两户家庭的月用电量相差20元,可能的原因有:
(1)空调使用时长和温度设定不同;
(2)电热水器是否长期保温;
(3)老旧电器能效低;
(4)待机设备多、待机时间长;
(5)家庭成员数量和用电习惯不同。
2. 把生活问题转化为物理问题
电费差异的本质是消耗电能的差异。消耗电能多少与用电器的电功率和使用时长有关,还与用电器处于什么工作状态(如空调温度设定、待机还是运行)有关。
用公式表示:
W=Pt
3. 项目任务
按照“调查—分析—建议—评估”的路径,为家庭节约用电提出建议。
特别提醒:
(1)节电建议不能凭空提出,必须建立在调查数据之上;
(2)分析时要同时关注“功率大”和“时间长”两个因素,不能只看功率。
【典例1】两户家庭月用电量相差很大,下列原因分析中,不够合理的是( )
A. 一户空调设定温度更低、使用时间更长
B. 一户电热水器长期处于保温状态
C. 一户使用的用电器功率都比较大
D. 一户电能表的示数单位与其他户不同
【答案】D
【详解】
电能表示数单位都是kW·h,不存在“单位不同”的问题。A、B、C均可能是用电量差异的合理原因。
故选:D。
【典例2】某人习惯晚上睡觉前开始为手机充电,第二天早晨拔掉充电线插头。手机充满电后,会自动停止充电并处于待机状态,当电能消耗到一定程度后,又会自动充满……在待机和自动充电的循环过程中,待机时间为自动充电时间的50倍。已知手机在待机状态下消耗电能的功率为0.2W,充电器的充电电流为2.0A,则充电器的充电电压为( )
A.2V B.3V C.4V D.5V
【答案】D
【详解】
设充电器的充电电压为U,充电时间为t,则由W=UIt可得,充电过程中消耗的电能为
W充=UIt=U×2.0A×t
因待机时间为充电时间为50倍,则待机时间为50t,故由W=Pt可得,待机过程中消耗的电能为
W待=P待50t=0.2W×50t
因手机最终为充满电状态,故可得W充=W待,即U×2.0A×t=0.2W×50t
解得充电器的充电电压为U=5V,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选:D。
探究二、项目分析:怎样“查”和“算”
1. 调查家庭总用电量的方法
方法
操作
公式/说明
电能表示数差
记录月初、月末示数
W=W后−W前
智能电表/电网账户
查询每日或阶段用电量
直接读取
转数估算法
记录一段时间内转盘转数 n
W = n/N kW⋅h
方法
操作
公式/说明
2. 了解单个用电器耗电情况的方法
(1)铭牌法:读出用电器铭牌上的额定功率 P额,结合估计的工作时长 t,用 W=Pt估算。
(2)功率计量插座法:直接测量用电器在不同状态(运行、待机、不同挡位)下的实际功率,再结合时长计算。
3. 待机功耗的量化
某机顶盒待机功率约8 W,每天待机20 h,一个月(30天)待机电能:
W=0.008 kW×20 h×30=4.8 kW⋅h
若家庭中有多个待机设备,累积可达每月十几度甚至几十度。
参考数据:我国家庭待机能耗约占总电力消耗的10%,城镇居民家庭月待机耗电可达20—40度;待机能耗相当于每天点着一盏15—30 W的“长明灯”。
4. 历史附加信息
我国高度重视节约用电的制度建设。1982年,国务院发布《关于进一步加强节约用电的若干规定》,要求对生产用电实行定额管理、计划用电、节电有奖;2009年启动“节能产品惠民工程”,通过财政补贴推广高效节能空调、电机和节能灯,全国累计推广节能灯3亿多只。从“计划用电”到“能效标识”再到“峰谷电价”,节约用电从生产领域逐步延伸到每一个家庭,成为国家能源战略和公民日常行为的共同议题。
特别提醒:
(1)用铭牌法估算时,实际功率可能与额定功率不同(如空调变频运行、灯泡调光),估算结果应注明“约”;
(2)用功率计量插座测量时,要分别记录运行状态和待机状态的功率;
(3)数据记录要注明来源(铭牌/实测/估计),便于后续分析。
【典例3】关于家用电器的相关知识,下列说法不正确的是( )
A.中国家用电器的正常工作电压一般为220V
B.接入电路的用电器越多,电路中电流越大
C.由图可知买一级能耗的家用电器产品更节电,耗能更低
D.2800W的电热水器一定比800W的电熨斗消耗的电能多
【答案】D
【详解】
A.我国家庭电路电压为220V,中国家用电器正常工作电压一般为220V,故A正确,不符合题意;
B.家用电器是并联的,接入电路的用电器越多,总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,故B正确,不符合题意;
C.由图可知,耗能等级越低,家用电器越节能,所以一级能耗的家用电器产品更节电,耗能更低,故C正确,不符合题意;
D.根据公式W=Pt可知,用电器消耗电能取决于功率大小及工作时间,由于不知道热水器和电熨斗的工作时间,所以无法比较消耗电能的多少,故D错误,符合题意。
故选:D。
【典例4】小明家有额定电压相同的电饭锅、电烤箱和吸尘器各一个,将这三个用电器正常工作1小时的消耗的电能绘制成了如图所示的柱状图。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.在这三个用电器中,吸尘器正常工作时的电压最低
B.在这三个用电器正常工作时,电流通过电烤箱做功最快
C.在这三个用电器正常工作时,通过这三个用电器的电流一样大
D.在一个月内,小明家电饭锅消耗的电能一定比吸尘器消耗的电能多
【答案】B
【详解】
A.三个用电器正常工作,实际电压等于额定电压,三个用电器的额定电压相等,则它们正常工作时的电压相等,故A错误;
BC.由柱状图可知,这三个用电器正常工作1小时消耗电能的关系为W电烤箱>W电饭锅>W吸尘器
因工作时间都为1h,根据P=W/t可知,这三个用电器的电功率P电烤箱>P电饭锅>P吸尘器
因电烤箱的电功率最大,故电流通过电烤箱做功最快;由P=UI得,因实际电压相同,故通过这三个用电器的电流不同,故B正确,C错误;
D.虽然电饭锅的实际功率大于吸尘器的实际功率,但因在一个月内,电烤箱与吸尘器的使用时间t的关系不确定,由W=Pt可知,消耗电能的多少与电功率大小和时间长短有关,所以,在一个月电饭锅消耗的电能不一定比吸尘器消耗的电能多,故D错误。
故选:B。
探究三、项目实施(任务一、二):调查与诊断
1. 任务一:调查家庭总用电量
以一周(或一个典型日)为单位,用电能表或电网账户调查家庭总用电量,填写“家庭用电调查表”。
日期
电能表示数/kW·h
日用电量/kW·h
备注
第1天
第2天
……
2. 任务二:了解用电器耗电情况
选择家中3—5个主要用电器(如空调、电热水器、冰箱、电视机+机顶盒、照明灯具),通过铭牌或功率计量插座了解其功率和日均使用时长,估算各自耗电量,填写“用电器耗电情况表”,并按耗电量从大到小排序。
用电器
功率/W
日均时长/h
日耗电量/(kW·h)
月耗电量/(kW·h)
排序
空调
电热水器
冰箱
电视机+机顶盒
照明灯具
3. 诊断思维
(1)哪些用电器是“耗电大户”?是因为功率大,还是因为时间长,还是二者兼有?
(2)哪些用电器存在“低效运行”或“隐形运行”(待机、保温、过亮、过冷)?
(3)哪些用电器的能效等级较低或技术较旧?
特别提醒:
(1)冰箱是间歇工作的,铭牌功率不能直接乘24 h,应估算压缩机实际运行时间;
(2)空调的耗电与设定温度、室外温度、房间面积密切相关,估算时应注明条件;
(3)待机功率虽小,但乘以长时间后可能超过某些短时使用的用电器。
【典例5】某家庭调查发现:空调日均耗电5 kW·h,电热水器日均耗电4 kW·h,冰箱日均耗电1 kW·h,电视机+机顶盒日均耗电0.8 kW·h,照明日均耗电0.5 kW·h。该家庭最应优先关注的“耗电大户”是( )
A. 空调和电热水器
B. 冰箱和电视机
C. 照明和机顶盒
D. 无法判断
【答案】A
【详解】
空调和电热水器日均耗电分别为5 kW·h和4 kW·h,远高于其他用电器,应优先关注。
故选:A。
【典例6】为了测出电视机在待机时的电功率,小明在外出期间,关闭家中其他用电器,只让电视机处于待机状态,用电能表测出待机时电视机所消耗的电能,则电视机待机时的电功率为 W;这些电能可供一只“220V 10W”的LED灯正常工作 h,一只这样的LED灯与一只“220V 100W”的白炽灯正常发光时亮度相当,若白炽灯正常发光时的效率为8%,则LED灯正常发光时的效率为 。
时间
电能表示数
3月20日中午12点
65728
3月24日下午16点
65731
【答案】 3 30 80%
【详解】
3月20日中午12点示数为6572.8kW·h,3月24日下午16点示数为6573.1kW·h,则消耗电能
W=6573.1kW·h-6572.8kW·h=0.3kW·h
从3月20日中午12点到3月24日中午12点是4天,即4×24=96h;再到下午16点又过了4h,所以总时间
t=96h+4h=100h
电视机待机功率
已知电能W=0.3kW·h,LED灯功率P灯=10W=0.01kW
这些电能可供“220V 10W”的LED灯正常工作的时间
因为两只灯正常发光时亮度相当,则工作相同时间产生的光能相等,设两只灯工作时间t1,产生的光能为W光,则对于白炽灯而言:
则LED灯正常发光时的效率为
。
探究四、项目实施(任务三):提出节电建议
1. 建议必须对应数据
节电建议要从调查结论“反推”,对应识别出的关键耗能环节,不能泛泛而谈。
2. 建议框架
类型
具体措施
物理依据
时间管理类
人走灯灭、空调定时、热水器按需启动而非长期保温
减少通电时间 t
状态管理类
机顶盒、路由器、充电器不用时断电;空调夏季设定不低于26 ℃;冰箱避免频繁开门
减少待机功率、减少低效运行
设备选择类
优先选用高能效等级电器和LED灯,适时淘汰老旧高耗能设备
减小工作功率 P
电价策略类
了解峰谷电价,将电热水器、电动车充电等可平移负荷安排在谷电时段
利用电价政策节省电费
3. 完整建议的写法
建议应包含:物理依据 + 操作方式 + 预估效果。
示例:“将机顶盒和路由器在夜间和外出时断电,实测待机总功率约10 W,每天减少待机14 h,月节电约
0.01 kW×14 h×30=4.2 kW⋅h”
特别提醒:
(1)建议要“可量化、可操作、家庭能坚持”,不能只说“少用电”;
(2)估算节电量时,要说明假设条件(如待机功率、减少时长);
(3)优先推荐“投入小、见效快、易坚持”的措施。
【典例7】下列节电建议中,与“减少通电时间”直接对应的是( )
A. 用LED灯替代白炽灯
B. 空调夏季设定不低于26 ℃
C. 人走灯灭,热水器按需启动
D. 选用一级能效空调
【答案】C
【详解】
人走灯灭、热水器按需启动直接减少通电时间;A、D属于设备选择类(减小功率),B属于状态管理类。
故选:C。
【典例8】将机顶盒和路由器在夜间和外出时断电,实测待机总功率约10 W,每天减少待机14 h,一个月(30天)节电约为( )
A. 1.4 kW·h B. 4.2 kW·h C. 14 kW·h D. 42 kW·h
【答案】B
【详解】
W = Pt=0.01 kW×14 h×30 = 4.2 kW⋅h
故选:B。
探究五、项目实施(任务四)与展示交流:效果评估
1. 评估方案设计
选择1—2条建议,与家人商定实施一周或一个月,用同一测量方式(电能表示数差或电网账户数据)比较实施前后的用电量。
2. 控制干扰因素
(1)尽量在相似条件下对比(季节、气温、家庭成员数量);
(2)记录实施期间的特殊情况(如连续高温、家中来客);
(3)如果无法严格控制变量,应在报告中说明局限性。
3. 展示交流
各组汇报“调查发现—关键问题—核心建议—预估/实测效果”,其他组从“数据可靠性、建议针对性、估算合理性、可操作性”四个维度评议。
4. 1度电的环境代价
节约1度电约相当于节约0.4 kg标准煤,减少约0.997 kg二氧化碳排放,同时减少0.272 kg碳粉尘、0.03 kg二氧化硫和0.015 kg氮氧化物。
如果班级汇总的节电建议每户每月节约10度电,一个50人的班级一个月就可减少约500 kg二氧化碳排放。
特别提醒:
(1)评估节电效果要用数据说话,不能仅凭“感觉”;
(2)前后对比时,测量方式必须一致,否则数据不可比;
(3)个人节电行为累积起来具有可观的资源与环境效益。
【典例9】某家庭实施“空调设定温度从24 ℃调高到26 ℃”建议后,用相同测量方式比较实施前后一周的用电量。下列做法中,不利于合理评估效果的是( )
A. 记录实施前后一周的日平均气温
B. 保持家庭成员数量和生活习惯基本不变
C. 只记录实施后一天的用电量
D. 用同一电能表读数方式计算用电量
【答案】C
【详解】
只记录一天数据代表性不足,不能合理评估效果。A、B、D均有利于控制干扰因素、提高评估可靠性。
故选:C。
【典例10】某校九年级开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起,完成以下内容。
(1)如表所示,是娜娜家洗衣机的铭牌,若完成一次洗涤的时间为30min,则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤?( )
额定电压:220V
洗涤功率:250W
额定评率:50Hz
脱水功率:380W
洗涤/脱水容量:
洗涤加热功率:1900W
进水水压:
防水等级:IPX4
(2)若自来水的温度为15℃,某电热水器的电加热效率为84%,则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至40℃?[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]( )
(3)请你接合日常生活情境写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释,不得与示例重复。
【示例】建议:离开房间时随手关灯。
解释:减少电灯工作的时间t,由W=Pt可知,消耗的电能减少。
建议: 。
解释: 。
【答案】 8 28.8kg 电视机不看时随手拔掉电源 见解析
【详解】
(1)由图可知,该洗衣机洗涤功率P=250W=0.25kW
洗涤一次所需时间t0=30min=0.5h
该洗衣机洗涤一次消耗的电能
一度电可完成的洗涤次数
(2)水吸收的热量
水的质量
(3)建议:电视机不看时随手拔掉电源。
解释:随手拔掉电源,使电视机的待机时间t=0,由W=Pt可知,电视机不工作时不消耗电能。
【归纳整理】
第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议
【课堂练习】
地球一小时”活动,号召人们在每年3月最后一个星期六关灯一小时,以响应节能减排的环保要求,每节约一度电可以减少0.997kg的排放,在日常生活中1度电可以使( )
A.80W的电视机正常工作50h B.40W的日光灯正常工作60h
C.50W的电风扇正常工作20h D.1000W的电吹风机正常工作5h
【答案】C
【详解】
A.一度电可以供80W的电视机正常工作的时间,故A不符合题意;
B.一度电可以供40W的日光灯正常工作的时间,故B不符合题意;
C.一度电可以供50W的电风扇正常工作的时间,故C符合题意;
D.一度电可以供1000W的电吹风机正常工作的时间,故D不符合题意。
故选:C。
2.现代生活离不开电,了解生活中有关电学元件的一些参数非常重要。下列有关数据符合生活实际的是( )
A.电饭煲正常工作的功率约为100W B.一节新干电池的电压约为3.7V
C.家用节能灯的额定电流约为0.1A D.为保护人体安全,家用电冰箱的电压不超过36V
【答案】C
【详解】
A.电饭煲属于大功率用电器,正常工作的功率约为800W−1000W,而不是100W,故A不符合题意;
B.一节新干电池的电压约为1.5V,3.7V通常是锂电池的电压,故B不符合题意;
C.家用节能灯的功率一般在20W左右,根据,家庭电路电压U=220V,则额定电流
所以家用节能灯的额定电流约为0.1A是符合实际的,故C符合题意;
D.家用电冰箱是接入家庭电路中的用电器,而家庭电路的电压是220V,所以家用电冰箱正常工作时的电压为220V。36V是对人体的安全电压,即不高于36V的电压对人体是安全的,并不是家用电冰箱的电压,故D不符合题意。
故选:C。
3.小明家记录10月初电能表的示数6093.5kW·h, 电能表11月初的示数如图所示, 下列说法正确的是( )
A.电能表是用来测电功率的仪表
B.电能表5月初到6月初消耗的功率是105kW·h
C.这个电能表通过的电流一定为10A
D.若电能表指示灯在 10min内闪烁180次,则用电器的总功率是0.6kW
【答案】D
【详解】
A.电能表读数的单位是kW·h,是测量用电器消耗电能多少的仪表,故A错误;
B.电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表,不能测量功率,这是11月初的示数,也无法计算5月初到6月初消耗的电能,故B错误;
C.电能表的参数10A,是这电能表长时间能通过的最大电流为10A,不表示电流一定是10A,故C错误;
D.根据电能表参数,可以计算电能表闪烁180次消耗的电能为
所用时间为
则用电器的总功率为
故D正确。
故选:D。
4.在某段时间内,小明家只有以下三个用电器在正常工作:节能灯“220V 22W”,电热水袋“220V 220W”,绞肉机“220V 220W”(电动机线圈电阻为2Ω)。下列说法错误的是( )
A.绞肉机由于发热消耗的电功率为2W
B.绞肉机工作20s消耗的电能为4400J
C.工作20s,电热水袋和绞肉机产生的热量均为4400J
D.此时干路的总电流为2.1A
【答案】C
【详解】
A.由题可得绞肉机工作电流
用于发热的功率
故A正确,不符合题意;
BC.电热水袋、绞肉机工作20s消耗的电能
绞肉机产生的热量
故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.电热水袋、绞肉机、节能灯三个用电器并联,电热水袋、绞肉机额定功率、额定电压都相同,为1A,节能灯正常工作时的电流
故三个用电器同时工作时干路电流应为2.1A,故D正确,不符合题意;
故选:C。
5.某电暖器具有智能控温系统,可根据室温自动调节加热功率,既能快速加热,又能省电节能。小明受此启发,用手动开关S,温控开关S1、S2,两个加热电阻R1、R2(R1、R2阻值不随温度变化),设计了电暖器加热电路,电源电压为220V。闭合开关S,各温控开关随温度的通断情况及对应的电路功率如表所示。已知加热电阻R1的阻值为121Ω,下列关于该电路的说法正确的是( )
温度t/℃
手动开关S
温控开关S1
温控开关S2
电路功率P/W
<20
闭合
闭合
闭合
1280
≥24
闭合
断开
闭合
880
≥28
闭合
闭合
断开
400
A.加热电路功率最大时,R1与R2串联
B.若温控开关S2出现故障不能断开,加热时,电路的最小功率为400W
C.若只闭合手动开关,R1、R2都能工作
D.加热电阻R2的阻值为55Ω
【答案】D
【详解】
电源电压U=220V不变,根据,电路电阻越小,功率越大。当S、S1、S2都闭合时,R1与R2并联,电阻最小,功率最大(1280W);当S闭合、S1闭合、S2断开时,只有R1工作,功率为400W;当S闭合、S1断开、S2闭合时,只有R2工作,功率为880W。
A.功率最大时,R1与R2是并联(电阻最小),不是串联,故A错误;
B.若S2不能断开,当S、S1闭合、S2闭合时(温度<20℃),R1与R2并联,功率最大;当S闭合、S1断开、S2闭合时,只有R2工作,功率880W;当S闭合、S1闭合、S2断开时(但S2故障不能断开,实际还是并联)。所以最小功率不是400W,故B错误;
C.只闭合手动开关S,若S1、S2都断开,电路断路,R1、R2都不工作,故C错误;
D.当只有R2工作时,功率P2=880W,根据,可得R2的阻值为
故D正确。
故选:D。
6.(多选)某电暖器具有智能控温系统,可根据室温自动调节加热功率,既能快速加热,又能省电节能。小明受此启发,用手动开关S,温控开关、,两个加热电阻、(、阻值不随温度变化),设计了电暖器加热电路,电源电压为220V。闭合开关S,各温控开关随温度的通断情况及对应的电路功率如表所示。已知加热电阻的阻值为,下列关于该电路的说法正确的是( )
温度
手动开关S
温控开关
温控开关
电路功率
闭合
闭合
闭合
1280
闭合
断开
闭合
880
闭合
闭合
断开
400
A.加热电路功率最大时,与串联
B.若温控开关出现故障不能断开,加热时,电路的最小功率为880W
C.若只闭合手动开关,、都能工作
D.加热电阻的阻值为
【答案】BD
【详解】
电源电压为220V,根据,电路电阻越小,功率越大。分析表格数据可知:
当S、、都闭合时,R1与R2并联,电阻最小,功率最大(1280W);
当S闭合、S1闭合、S2断开时,只有R1工作,功率为
当S闭合、S1断开、S2闭合时,只有R2工作,功率为880W。
A.功率最大时,R1与R2并联,不是串联,故A错误;
B.若温控开关出现故障不能断开,此时只能S1断开,R1不工作,只有R2工作,电路的最小功率为880W,故B正确;
C.只闭合手动开关S,若S1、S2都断开,电路断路,R1与R2都不工作,故C错误;
D.当只有R2工作时,功率880W,则
故D正确。
故选:BD。
7.LED灯广泛应用于居家照明、城市夜景美化等,制作LED灯的材料是 (半导体/超导体),若“220V 4.4W”的LED灯可节约90%的电能,则LED灯与功率为 W的普通白炽灯亮度相当;小明家的电能表如图,该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率为 W;小明发现某用电器工作时,电能表的指示灯在5min内闪烁了300次,这段时间内电路消耗的电能为 kW·h;他将额定功率为2000W,烧水效率为80%的电热水壶单独接入电路中,该电热水壶正常工作,则在一个标准大气压下,要将1L水从20℃加热至沸腾,需要 min。
【答案】半导体 44 4400 0.1 3.5
【详解】
[1]制作LED灯的材料是导电性能介于导体和绝缘体之间的半导体材料。
[2]根据题意知道,普通白炽灯的功率
[3]由图知道,电能表的工作电压U=220V,额定最大电流I=20A,则该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率
[4]3000imp/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能,电能表的指示灯闪烁3000次,则电能表的指示灯闪烁300次,电路消耗的电能
由知道,1L水的质量
一个标准大气压下,水的沸点是100℃,水吸收的热量
由知道,电热水壶消耗的电能
由知道,加热需要的时间
8.手机已成为人们沟通交流和生活娱乐的重要工具。
(1)常用手机质量约为200 (选填“kg”“g”或“mg”)。手机屏幕上的丰富色彩是由红、绿、 色三种色光按不同比例混合而成的,三种色光按一定比例混合 (选填“可以”或“不能”)得到白光;
(2)有些国产手机具有反向无线充电功能,用A手机为B手机充电时,A手机相当于电路中的 (选填“电源”或“用电器”)。某款手机锂电池上标有“电压3.7V容量4000mA⋅h”字样,手机的超级快充功能就是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,此时充电功率会变为原来的 倍;当电池剩余电量不足20%时,若未及时充电,系统会开启“省电模式”,“省电模式”下手机显示还可以持续使用2h,手机在此模式下使用时的平均功率约为 W。
【答案】(1) 蓝 可以 (2)电源 5
【详解】
(1)[1]手机的质量接近一个苹果质量,一个苹果质量约200g,则手机的质量约为200g。
[2][3]光的三原色是红、绿、蓝,三种色光根据不同的比例混合可以得到各种颜色的色光。所以手机屏幕上的丰富色彩是由红、绿、蓝色三种色光按不同比例混合而成的,三种色光按一定比例混合可以得到白光。
(2)[1]用A手机为B手机充电时,A手机提供电能,相当于电路中的电源。
[2]由可得,在电源电压U不变时,电流由1A变为5A时,电流变为原来的5倍,此时充电功率会变为原来的5倍。
[3]根据锂电池上“电压: 容量:”字样可知。充满电储存的电能
所以开启省电模式电量
所以此手机在“省电模式”下使用时的平均功率为
9.“地球一小时”是世界自然基金会(WWF)提出的一项全球性节能活动,参与者遍布全球190多个国家和地区。活动提倡于每年三月的最后一个周六晚上,个人、社区、企业和政府用户关闭不必要的光源,熄灯一小时,以表明对应对气候变化行动的支持。
同学们在筹备“2025地球一小时”活动中了解到:只要电源插头没有拔掉,在待机状态下,每台电脑的待机功率为5W,每台电视机的待机功率为10W。
(1)小明所在小区有100台电脑和100台电视机,在活动中号召居民均由原来的待机状态改为切断电源10小时,此举一共可节约多少电能?
(2)若节约的电能完全被水吸收,能使多少千克20℃的水升温至50℃?[c水=4.2×103J/(kg·℃),结果保留整数]
(3)除“不使用用电器时关闭电源外”,请为“2025地球一小时”活动再提出一条节能减排的建议。(合理即可)
【答案】(1)5.4×107J (2)429kg (3)见解析
【详解】
(1)100台电脑待机功率P电脑=100×5W=500W=0.5kW
100台电视机待机功率P电视=100×10W=1000W=1kW
总功率P=P电脑+P电视=0.5kW+1kW=1.5kW
时间t=10h,节约的电能W=Pt=1.5kW×10h=15kW⋅h=5.4×107J
(2)节约的电能完全被水吸收,即Q吸=W=5.4×107J
由Q吸=c水mΔt可知,
即节约的电能完全被水吸收,能使429千克20℃的水升温至50℃。
(3)在日常生活中能节约能源的事情很多,我们可以从身边小事做起,如使用节能灯,或少开车多步行或骑自行车等。
10.如图甲,是某型号电饭煲内部的简化电路。和是两个相同的发热电阻,开关、的通断可实现加热和保温两个挡位的调节,相关参数如表中所示。请完成下列问题:
额定电压
220V
加热挡额定功率
1210W
保温挡额定功率
(1)计算电饭煲在加热挡正常工作时,通过的电流;
(2)计算电饭煲保温挡的额定功率;
(3)某同学在购买电饭煲时,看到加热挡有“220V;1210W”和“220V;800W”两种规格,他认为额定功率小的电饭煲更省电。请写出你的观点并进行分析说明。
【答案】(1)5.5A (2)605W (3)见解析
【详解】
(1)电饭煲在加热挡正常工作时,通过的电流为
(2)由电路图知,当闭合、断开时两电阻串联,电路中总电阻较大,由可知,电路消耗的功率较小,为保温状态;当、都闭合时,只有接入电路中,电路中总电阻较小,功率较大,为加热状态;的电阻为
和是两个相同的发热电阻,根据串联电路电阻的规律和得电饭煲保温挡的额定功率为
(3)因为煮饭需要产生的热量是一定的,电功率越小,时间会越长,损失的热量越多,需要消耗的电能越多,所以额定功率小的电饭煲不会省电,所以不赞同。
【课后反思】
本节课通过跨学科实践,经历了“调查—诊断—建议—评估”的完整过程,学会了用物理知识分析家庭用电问题,并提出了有针对性的节电建议。
反思:是否理解“小功率×长时间”的累积效应?调查数据是否真实、记录是否规范?提出的建议是否与数据对应、是否可操作?评估效果时是否注意控制干扰因素?是否体会到个人节电行为与能源节约、碳减排之间的联系?还有哪些调查和估算方法需要进一步改进?
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