18.3 跨学科实践：为家庭节约用电提建议（重难点专练）物理新教材人教版九年级全一册

18.3 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 ▌题型01 家庭用电调查与电能表数据计算 ▌题型02 用电器耗电估算与耗电结构分析 ▌题型03 待机功耗、换灯节电与效果计算 ▌题型04 节能方案设计与综合评估 ▌题型01 家庭用电调查与电能表数据计算 1. 核心知识 （1）调查家庭用电的基本内容：用电器名称、数量、额定功率、平均每天使用时间、待机情况等。 （2）电能表读数：电能表示数最后一位是小数位；一段时间消耗的电能等于后一次示数减前一次示数： （3）电费计算： 若实行阶梯电价，要分段计算。 （4）调查原则：数据要真实、可记录、可比较；提出节电建议前，应先找出耗电较多的用电器或待机环节。 2. 解题技巧 读数题注意小数位，不能把 3562.8读成 35628。电费题先算消耗电能，再乘电价；阶梯电价先分段，再相加。 1．为践行“节约用电，低碳生活”理念，小碳同学想关注家里用电情况，他查看了一下上月电能表示数照片是，本月查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（    ） A．电能表是测量用电器电功率的仪表 B．他家在这段时间内消耗了的电能 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作6min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表工作时，最大电流不能超过10A 【答案】C 【详解】 A．电能表是测量用电器消耗电能的仪表,不是电功率，故A错误； B．他家在这段时间内消耗的电能为 故B错误； C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作6min，则消耗的电能为 电能表的圆盘转的圈数为 故C正确； D．由图可知，这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为40A，因此这个电能表工作时，最大电流不能超过40A，故D错误。 故选：C。 2．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。 3．小明家电能表面板如图所示，图中电能表示数为 kw·h。家里刚新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 W。如果每天坚持少开该空调一个小时，一月（按照30天）能够节约电能 kw·h。 【答案】 219.6 1200 36 【详解】 [1]电能表读数时，数字方框中最后一位是小数，单位是kW•h，由图可知，此时电能表的示数为219.6kW•h。 [2]3200imp/（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3200次，则指示灯闪烁320次时，空调消耗的电能 空调的实际电功率 [3]节约用电的时间 t=1h×30=30h 可节约用电 W′=Pt=1.2kW×30h=36kW•h 4．四川省为倡导绿色低碳生活和提高节约用电意识，对居民用电采取不同的收费标准，其中之一是按照基本电价收费。基本电价分为两个阶梯：每月用电量240度以下（含）的部分，电费为0.488元/度；每月用电量超过240度的部分，电费是0.538元/度。如图所示，是家住成都的小南家中的电能表月初和月底的示数，这个月小南家里用电是 kW·h，若按照基本电价收费，小南家这个月应交的电费是 元。 【答案】 340 170.92 【详解】 [1]小南家月初的电能表读数为，小南家月末的电能表读数为，则这个月小南家用电量为 [2]因耗电量超过240度，则其中240度电的费用为 超过的耗电量对应的费用为 因此共计应交电费为 5．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 [5]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 ▌题型02 用电器耗电估算与耗电结构分析 1. 核心知识 （1）耗电估算公式： W=Pt 若 P用 kW、t用 h，则 W的单位是 kW⋅h。 （2）多个相同用电器： W=nPt 其中 n为用电器数量。 （3）耗电结构分析：分别计算各用电器消耗的电能，比较大小，找出占比最大的用电器，再有针对性地提出建议。 （4）节电建议的物理依据：由 W=Pt可知，节约用电可以从减小功率 P、减少使用时间 t或两者同时减小入手。 2. 解题技巧 先统一功率单位为 kW，时间单位为 h。多盏灯先算总功率，再乘时间。比较耗电多少时，不能只看功率大小，还要看使用时间。 6．某学校共有教室12间，每间装6盏40W的日光灯和1盏60W的日光灯，由于注意节约用电，平均每天每盏灯少开半小时，那么30天可节约用电几度（　　） A．1.8 B．1.944×108 C．5.4 D．54 【答案】D 【详解】 某学校共有教室12间，每间装6盏40W的日光灯和1盏60W的日光灯，则日光灯的总功率 30天可节约的电能 故D符合题意；ABC不符合题意。 故选：D。 7．每年三月最后一个星期六是地球一小时关灯日。若家庭中一只照明灯泡少工作1小时可节约的电能约为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 已知照明灯泡的功率约为50W，则工作一小时消耗的电能为 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 8．某条路的路灯照明时间为晚上7时至次日早上7时。夏季天亮时间较早，每天早上6时天已大亮，还开着这么多路灯，直是太浪费了！有热心的市民到现场了解到，这条路共有路灯116盏。如果每盏灯功率为，按每天少开来计算，那么每天可节约用电_____________，相当于节约_____________天然气。（天然气热值是，不考虑能量损失） 【答案】 34.8 3.132 【详解】 [1][2]116盏200W的灯每天少开1.5h可以节省电能 ， 根据公式可得，相当于节约天然气的体积为 。 9．据《大江晚报》报道：我市黄山路的路灯开灯时间为晚上7时至次日早7时．夏季天亮时间较早，每天早上6时天已大亮，还开着这么多路灯，真是太浪费了，有热心的市民到现场了解，黄山路共有路灯150盏．设每盏灯功率200W，按每天少开1.5小时来计算，每天节约用电 kw•h．按0.50元/（kw•h）的电费计算，每天能节省电费 元． 【答案】 45 22.5 【详解】 由P＝200W＝0.2kw，可知，150盏路灯的总功率为：P＝150×0.2kW＝30KW，每天少开1.5小时，则节约的电能为：W节＝Pt＝30KW×1.5h＝45KW⋅h，又∵按0.5元/Kw⋅h的电费计算，∴节省的电费为：0.5元/Kw⋅h×45KW⋅h＝22.5元． 点睛：已知路灯开关的时间，可以计算出路灯的工作时间，已知路灯的功率，可利用公式W＝Pt计算消耗的电能，已知路灯每天少开的时间和功率，可利用公式W＝Pt计算节约的电能，已知电的价格，便可以计算出节省的电费． 10．现在学校普遍使用一体机教学，细心的小明观察到，在课间休息时间很多教室的一体机依然处于工作状态。他查看教室一体机的铭牌了解到，一体机的额定功率是，待机功率是。根据学校作息时间，如果1台一体机以全天课间休息（含午休等）时间计算，正常工作消耗电能___________；该校有60台一体机，请计算一个月（以20天计算）在课间休息时间都处于待机状态比正常工作状态，学校能节约用电___________。 【答案】 0.7 835.8 【详解】 [1]一台一体机课间休息时间为 正常工作消耗电能为 [2]一台一体机课间休息时间待机消耗电能 一台一体机课间休息时间正常工作比待机多消耗电能为 60台一体机一天课间休息时间正常工作比待机多消耗电能为 60台一体机一个月(20天)在课间休息时间都处于待机状态比正常工作状态学校能节约用电 ▌题型03 待机功耗、换灯节电与效果计算 1. 核心知识 （1）待机节电：待机功率 P较小，但待机时间 t很长，由 W=Pt可知累计耗电可能较大。关闭电源、拔插头、使用带开关插线板，都是减少待机时间 t的措施。 （2）换灯节电：在照明效果相当的前提下，换用功率更小的LED灯，是减小功率 P的措施。节约的电能： （3）群体节电估算： 其中 n为家庭数、灯数等。 （4）碳排放估算：若每节约 1 kW⋅h电能对应减少 m0 kg 二氧化碳排放，则： 2. 解题技巧 换灯题先求功率差，再乘时间；群体题先算单户或单盏，再乘数量。待机题注意把 WW 换算成 kWkW，时间按每天待机小时数计算。 11．如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机，其简化电路如图乙所示，为限流电阻，为加热电阻，S为温控开关，自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是（　　） A．开关置于1时为加热状态 B．开关置于2时为待机状态 C．用超导材料制成加热电阻更省电 D．挂烫机工作时主要利用了电流的热效应 【答案】D 【详解】 AB．由图乙可知，当开关S接2时，只有工作，由于是加热电阻，所以此时挂烫机处于加热状态；当开关S接1时，只有工作，由于是限流电阻，所以此时挂烫机处于待机状态，故AB错误； CD．挂烫机，工作时将电能转化为内能，使挂烫机的内能增加，温度升高，所以它是利用电流的热效应工作，而电流通过号体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，如果超导材料制成加热电阻，则加热电阻的阻值为零，中流通过加热电阻时不会产生热量，所以加热电阻不能用超导材料制成，故C错误、D正确。 故选：D。 12．用新型的节能LED灯代替白炽灯照明是通过减小用电器的______来减少消耗的电能。某校师生参加了“地球一小时”活动，将教室中功率为100W的一盏照明灯熄灯1h可节约用电______度。 【答案】 电功率 0.1 【详解】 [1]根据电功率公式的变形式W=Pt可知，要减少用电器消耗的电能，可以采用减小用电器的电功率和减少通电时间两种措施。用新型的节能LED灯代替白炽灯照明是通过减小用电器的电功率来减少消耗的电能的。 [2]功率为100W的照明灯熄灯1h可节约的电能 W=Pt=100×10-3kW×1h=0.1kW•h 13．家用电器比如电视机和空调等，人们往往习惯于用遥控器关机，在用遥控器关机后此类电器处于待机状态，还在缓慢消耗电能。小李同学在经历了教材跨学科实践学习“为家庭节约用电提建议”后，暑假全家外出七天旅游出发前，向家长提出给家里的空调和电视机拔掉插头断电的建议。已知该同学家有空调三台，其中柜机一台，待机功率，壁挂式空调两台，每台待机功率，在此举措下，仅这三台空调可以在这七天节约用电___________。 【答案】5.04 【详解】 将柜机与两台壁挂式空调的待机功率相加，得到总功率 总待机时间 节约的电能 14．生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指通过遥控器关闭电器但并不关闭电器电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 (1)实践小组的同学所在城市以家庭为单位约户，用电器平均每天按待机20h计算，参考下表数据（平均每户家庭电器待机情况），估算每天该城市家庭用电器待机浪费电能的总量约为__________kW·h。 (2)节约用电可行措施 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量/台 1 1 2 1 待机功耗/（W/台） 10 2 3 10 ①随手关灯：根据公式可知，这样可以节约用电的理由是：____________________。 ②尽量使用节能灯。实践小组所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，按平均每天用电4h计算，则该学校更换节能灯后，一天可节约用电__________kW·h。 ③请你就具体用电情况为家庭节约用电再提两点建议：__________、__________。 【答案】(1) (2)减少用电器的工作时间 48 减少用电器待机耗电 使用电冰箱时减少开冰箱门的次数和时间 【详解】 （1）家庭用电器待机的总功率 3×105户的用电器，平均每天按待机20h计算，每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为 （2）[1]根据公式可知，随手关灯，可以减少用电器的工作时间，这样可以节约用电。 [2]更换节能灯后，一天可节约用电 [3][4]家庭节约用电的做法有很多，比如，减少电器待机耗电；使用电冰箱时减少开冰箱门的次数和时间等等。 15．“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。 ▌题型04 节能方案设计与综合评估 1. 核心知识 （1）节能方案的基本结构：调查数据→计算耗电→找出高耗电环节→提出措施→估算节电效果→评估可行性。 （2）措施与物理原理对应： · 随手关灯、缩短空调使用时间：减小 t； · 换用LED灯、减小空调负荷：减小 P； · 关闭待机电源：减小待机 P和待机 t； · 错开大功率电器使用：不直接减少总电能，但可降低同时工作的总功率，保证用电安全。 （3）阶梯电价：先按档分段计算电费，再相加。不能把全部电量都按最高档电价计算。 （4）效果评估：分别计算各项措施节约的电能，再求总节约电能、节约电费和减排量。 2. 解题技巧 方案评估题先列措施，再逐项算节电量，最后汇总。提出建议要具体可操作，并说明依据是减小 P、减小 t还是两者同时减小。 16．我们经常听到人们说这样一句话“变频空调一晚只用一度电”，这个是真的吗？小曾和小明想验证这句广告词是否正确，进行了以下讨论和调查研究。 （1）首先他们觉得我们必须在安全的前提下使用空调，根据我们日常使用的空调情况，下列说法错误的是_______（填字母）； A．为了节约用电，夏天空调在制冷模式下设置为更合适 B．空调达到设置温度，空调会停止工作，但它的电功率不变 （2）小曾和小明谈论交流后，得出以下方案。 ①从晚上8：00到第二天早上8：00，家里只让一个空调独立工作； ②记录晚上8：00和第二天早上8：00的____________； ③根据示数进行计算得出结论，知道了广告词的真假。 （3）小曾和小明知道空调是大功率用电器，需要节约用电。他们查阅资料发现：阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，本市实施分时电价，具体方案如表所示； 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天早 0.55元 低谷期 第二天早8:00 0.30元 小曾留心观察了一下自家电能表，分别记录了他家第一天早8：00、晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的读数，如图所示。则他家这天应付电费_________元。 （4）通过讨论和调查研究，小曾和小明不仅对空调有所了解，还提高了节约用电的意识。 【答案】 B 电能表示数之差 5.6 【详解】（1）[1]A．夏季使用空调时设置的合理温度一般是26℃，既能保证人体舒适，还能有效地节约能源，故A正确，不符合题意； B．空调达到设置温度，空调会停止工作，它的电功率减小，故B错误，符合题意。 故选B。 （2）[2]从晚上8∶00到第二天早上8∶00，家里只让一个空调独立工作；记录晚上8：00到第二天早上8：00之间电能表示数之差，即可得到空调在12h内消耗的电能，与1度电进行比较，来判断广告词的真假。 （3）[3]小曾家从第一天早8∶00到晚21∶00使用的电量为 需要缴纳的电费为 从前一晚21∶00到第二天早8∶00使用的电量为 需要缴纳的电费为 因此他家这天一共应付电费为 17．小雨家住在我国的西北地区，他想建成一个环保节能的小屋，结合西北地区的环境特点要考虑哪些问题？学校科技社团的同学们在社团活动中一起讨论了这个问题。 【项目分解】 ①墙壁保温防寒和隔热降温的材料选择； ②屋顶加装光伏板； ③分析浪费电的现象，讨论节约用电的方法。 任务一：墙壁保温材料选择 (1)西北地区四季和昼夜温差较大，在建造节能小屋时要注意保温防寒，需要在墙体外侧加装保温层，保温材料有泡沫塑料和棉絮两种，哪一种材料的保温性能更好呢？同学们做了这样的实验：用厚度相同的两种材料分别包着装有相同质量和初温相同的热水的密闭烧瓶，放在相同的环境中让它们自然冷却，记录两烧瓶中的水温随时间变化的情况，数据如下表： 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 泡沫塑料组水温/℃ 60 51 45 40 35 32 30 棉絮组水温/℃ 60 45 36 33 30 30 30 分析实验数据可知：他们实验时的室内温度是_______℃。在这两种材料中，保温效果比较好的是______________。 任务二：屋顶光伏板选择 (2)光伏发电的核心部件是光伏板，光伏板吸收太阳能的多少与什么因素有关？ 同学们让不同的光伏板对相同的LED灯供电，进行了实验，记录的实验数据如下表： 序号 光伏板的面积/m2 光照时间/min 光伏板表面所涂颜色 LED灯的发光时间/min 1 0.1 10 黑色 30 2 0.1 20 黑色 60 3 0.3 10 黑色 90 4 0.1 10 白色 5 ①该实验中光伏板吸收太阳能的多少是通过______________来反映的； ②分析表中数据可知光伏板吸收太阳能的多少与光伏板的_______、颜色和光照的时间长短有关。根据实验结论同学们选用合适的光伏板。 任务三：分析浪费电的现象，讨论节约用电方法 (3)同学们讨论后认为浪费电的现象有：待机耗电、不使用节能电器等，还有发电厂的线路损耗也不容小觑，发电厂输送电能时，由于电流的_______效应会造成线路损耗。大家讨论后提出方案，在输送功率和线路不变的情况下，通过______________的方法可以大大减少线路损耗。 【项目拓展】 (4)城市为引导居民合理用电，实施了分时电价制度，将一天分为高峰期（电价高）和低谷期（电价低），为适应分时电价，请你提出一种少交电费的使用方法____________________________。 【答案】(1)30 泡沫塑料 (2) LED灯的发光时间 面积 (3)热 提高输送电压 (4)尽量在用电低谷期使用大功率用电器/避开高峰期使用大功率电器 【详解】 【小题1】热水自然冷却，最终水温稳定后与室温相同，由表格可知水温最终稳定在，因此室内温度是。 相同时间内，泡沫塑料包裹的烧瓶水温下降更慢，说明泡沫塑料保温效果更好。 【小题2】① 实验利用转换法，光伏板吸收太阳能越多，储存电能越多，相同LED灯发光时间就越长，因此通过LED灯的发光时间反映光伏板吸收太阳能的多少。 ② 对比实验1、3，控制光照时间、光伏板表面所涂颜色相同，只改变光伏板面积，LED发光时间不同，说明吸收太阳能的多少与光伏板的面积有关。 【小题3】电流通过输电线时会发热损耗电能，这是电流的热效应。 根据，输送功率不变时，提高输电电压可以减小输电电流，再由焦耳定律得，线路电阻不变时，电流越小，损耗的电能越少，因此通过提高输电电压减少线路损耗。 【小题4】分时电价中低谷期电价更低，因此将非紧急的大功率用电安排在低谷期使用即可少交电费，合理即可。 18．随着生活水平的不断提高，家用电器种类越来越多，电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。 任务一：小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表，表格如下。 月份 7 8 9 10 11 12 电费/元 90 80 50 76 68 86 （电费价格不变） 任务二：根据表中数据在图中绘制出“电费一月份”图像 。分析图像可以获取的信息是 （写出一条即可）。 任务三：节约能源应从点滴做起，请你提出一条节约用电的措施 （合理即可），并说明理由 。 【答案】   7月份消耗电能最多 及时关灯 电功率一定，减少使用时间，根据W=Pt，可减少电能消耗 【详解】 [1]根据表中数据在图中绘制出“电费一月份”图像，图像如下： [2]分析图像可知，七月份的电费最多，即消耗的电能最多。 [3]节约能源应从点滴做起，如及时关灯。 [4]电功率一定，减少使用时间，根据W=Pt，可减少电能消耗。 19．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】 （1）收集生活中浪费电的现象 （2）讨论该如何节约用电 【项目实施】 （1）收集生活中浪费电的现象 同学们了解到，家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指电器关闭时，遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 实践小组的同学所在城市以家庭为单位约户，用电器平均每天按待机计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为 。 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量（台） 1 1 2 1 待机功耗（台） 10 2 3 10 （2）讨论该如何节约用电 实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。 ①随手关灯：根据公式可知，这样可以节约用电的理由是 。 ②不让用电器处于待机状态。 ③尽量使用节能灯。根据公式可知，这样可以节约用电的理由是 ，实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是的日光灯，如果都改用的节能灯，按平均每天用电，则该学校更换节能灯后一天可节约用电 。 【项目拓展】 （1）阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，某城市实施分时电价，具体方案如下表： 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天~ 0.55元 低谷期 ~第二天 0.30元 小华留心观察了一下自家电能表，分别记录了她家第一天早，晚和第二天早这三个时刻的读数，如图所示。则她家这一天应付电费 元。                第一天早                第一天                第二天早 （2）发电厂输送电能若能采用超导材料电缆，可以大大降低由于电流 效应引起的电能损耗，由南方电网深圳供电局研制的相关材料，电缆已在深圳正式投入使用，整个项目从设计制造到建设运行，全为自主创新。实现了关键技术的自主可控，关键装备100%国产化，填补了相关国内技术空白，体现了“大国制造”的工艺水准。 【答案】 3.92×105kW·h 见解析 见解析 48 5.6 热 【详解】 [1]每天该城市所有家庭用电器待机总功率为 P=(10W+2W+3×2W+10W)×7×105=1.96×107W=1.96×104kW 每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为 W=Pt=1.96×104kW×20h=3.92×105kW·h [2]随手关灯，可以减小用电器工作的时间，根据公式W=Pt可知，在总功率相同时，消耗的电能更少。 [3]尽量使用节能灯，同等情况下，节能灯的功率更小，根据公式W=Pt可知，在用电器工作时间相同时，消耗的电能更少。 [4]实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，减少的总功率为 ΔP=(60W-20W)×300=12000W=12kW 按平均每天用电4h，则该学校更换节能灯后，一天可节约用电量为 ΔW=ΔPt=12kW×4h=48kW·h [5]高峰期用电量为 W1=2463.2kW·h-2455.2kW·h=8kW·h 低谷期用电量为 W2=2467.2kW·h-2463.2kW·h=4kW·h 则她家这天应付电费为 n=8kW·h×0.55元/kW·h+4kW·h×0.30元/kW·h=5.6元 [6]根据焦耳定律可知，在电流和通电时间相同，导线产生的热量与电阻成正比，而超导体电阻为0，电流通过时不会发热，故发电厂输送电能若能采用超导体材料电缆，可以大大降低由于电流热效应引起的电能损耗。 20．为节约用电，国家提倡居民在夏季期间空调温度定在26℃~28℃。为响应倡导，某同学将家中的一台额定电压为220V，制冷额定功率为1000W的空调，温度设定从原来24℃改为28℃，仅此一项措施，家中的电能表平均每天少走2.5kW·h。求： （1）这台空调正常制冷时，工作电流是多少？（计算结果保留一位小数） （2）这台空调一个月（按30天计算）可节约电能多少千瓦时？ （3）若边远山区的“希望小学”，每间教室仅有两盏“220V  40W”电灯，那么该同学家中的这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光多少小时？ 【答案】（1）4.5A；（2）75kW·h；（3）937.5h 【详解】 （1）由P=UI可得，这台空调正常制冷时工作电流为 （2）因这一项措施可以每天节约2.5kW·h的电能，所以，这台空调一个月可节约的电能为 W=30×2.5kW·h =75kW·h （3）由可得，这台空调一个月所节约的电能可供这两盏电灯正常发光的时间为 答：（1）这台空调正常制冷时，工作电流是4.5A； （2）这台空调一个月可节约电能75kW·h； （3）该同学家中的这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光937.5h 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 18.3 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 参考答案 ▌题型01 家庭用电调查与电能表数据计算 1．C 2．D 3．219.6 1200 36 4．340 170.92 5．半导体 44 4400 0.1 3.5 ▌题型02 用电器耗电估算与耗电结构分析 6．D 7．D 8．34.8 3.132 9．45 22.5 10．0.7 835.8 ▌题型03 待机功耗、换灯节电与效果计算 11．D 12．电功率 0.1 13．5.04 14．(1) (2)减少用电器的工作时间 48 减少用电器待机耗电 使用电冰箱时减少开冰箱门的次数和时间 15．(1)5.4×107J (2)429kg (3)见解析 ▌题型04 节能方案设计与综合评估 16．B 电能表示数之差 5.6 17．(1)30 泡沫塑料 (2) LED灯的发光时间 面积 (3)热 提高输送电压 (4)尽量在用电低谷期使用大功率用电器/避开高峰期使用大功率电器 18．  7月份消耗电能最多 及时关灯 电功率一定，减少使用时间，根据W=Pt，可减少电能消耗 19．3.92×105kW·h 见解析 见解析 48 5.6 热 20．（1）4.5A；（2）75kW·h；（3）937.5h 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 18.3 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 ▌题型01 家庭用电调查与电能表数据计算 ▌题型02 用电器耗电估算与耗电结构分析 ▌题型03 待机功耗、换灯节电与效果计算 ▌题型04 节能方案设计与综合评估 ▌题型01 家庭用电调查与电能表数据计算 1. 核心知识 （1）调查家庭用电的基本内容：用电器名称、数量、额定功率、平均每天使用时间、待机情况等。 （2）电能表读数：电能表示数最后一位是小数位；一段时间消耗的电能等于后一次示数减前一次示数： （3）电费计算： 若实行阶梯电价，要分段计算。 （4）调查原则：数据要真实、可记录、可比较；提出节电建议前，应先找出耗电较多的用电器或待机环节。 2. 解题技巧 读数题注意小数位，不能把 3562.8读成 35628。电费题先算消耗电能，再乘电价；阶梯电价先分段，再相加。 1．为践行“节约用电，低碳生活”理念，小碳同学想关注家里用电情况，他查看了一下上月电能表示数照片是，本月查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（    ） A．电能表是测量用电器电功率的仪表 B．他家在这段时间内消耗了的电能 C．若只让一个标有“220V1000W”的电热水器正常工作6min，则电能表的圆盘转了300转 D．这个电能表工作时，最大电流不能超过10A 2．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 3．小明家电能表面板如图所示，图中电能表示数为 kw·h。家里刚新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作5min，电能表的指示灯闪烁了320次，则该空调的实际电功率为 W。如果每天坚持少开该空调一个小时，一月（按照30天）能够节约电能 kw·h。 4．四川省为倡导绿色低碳生活和提高节约用电意识，对居民用电采取不同的收费标准，其中之一是按照基本电价收费。基本电价分为两个阶梯：每月用电量240度以下（含）的部分，电费为0.488元/度；每月用电量超过240度的部分，电费是0.538元/度。如图所示，是家住成都的小南家中的电能表月初和月底的示数，这个月小南家里用电是 kW·h，若按照基本电价收费，小南家这个月应交的电费是 元。 5．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。 ▌题型02 用电器耗电估算与耗电结构分析 1. 核心知识 （1）耗电估算公式： W=Pt 若 P用 kW、t用 h，则 W的单位是 kW⋅h。 （2）多个相同用电器： W=nPt 其中 n为用电器数量。 （3）耗电结构分析：分别计算各用电器消耗的电能，比较大小，找出占比最大的用电器，再有针对性地提出建议。 （4）节电建议的物理依据：由 W=Pt可知，节约用电可以从减小功率 P、减少使用时间 t或两者同时减小入手。 2. 解题技巧 先统一功率单位为 kW，时间单位为 h。多盏灯先算总功率，再乘时间。比较耗电多少时，不能只看功率大小，还要看使用时间。 6．某学校共有教室12间，每间装6盏40W的日光灯和1盏60W的日光灯，由于注意节约用电，平均每天每盏灯少开半小时，那么30天可节约用电几度（　　） A．1.8 B．1.944×108 C．5.4 D．54 7．每年三月最后一个星期六是地球一小时关灯日。若家庭中一只照明灯泡少工作1小时可节约的电能约为（　　） A． B． C． D． 8．某条路的路灯照明时间为晚上7时至次日早上7时。夏季天亮时间较早，每天早上6时天已大亮，还开着这么多路灯，直是太浪费了！有热心的市民到现场了解到，这条路共有路灯116盏。如果每盏灯功率为，按每天少开来计算，那么每天可节约用电_____________，相当于节约_____________天然气。（天然气热值是，不考虑能量损失） 9．据《大江晚报》报道：我市黄山路的路灯开灯时间为晚上7时至次日早7时．夏季天亮时间较早，每天早上6时天已大亮，还开着这么多路灯，真是太浪费了，有热心的市民到现场了解，黄山路共有路灯150盏．设每盏灯功率200W，按每天少开1.5小时来计算，每天节约用电 kw•h．按0.50元/（kw•h）的电费计算，每天能节省电费 元． 10．现在学校普遍使用一体机教学，细心的小明观察到，在课间休息时间很多教室的一体机依然处于工作状态。他查看教室一体机的铭牌了解到，一体机的额定功率是，待机功率是。根据学校作息时间，如果1台一体机以全天课间休息（含午休等）时间计算，正常工作消耗电能___________；该校有60台一体机，请计算一个月（以20天计算）在课间休息时间都处于待机状态比正常工作状态，学校能节约用电___________。 ▌题型03 待机功耗、换灯节电与效果计算 1. 核心知识 （1）待机节电：待机功率 P较小，但待机时间 t很长，由 W=Pt可知累计耗电可能较大。关闭电源、拔插头、使用带开关插线板，都是减少待机时间 t的措施。 （2）换灯节电：在照明效果相当的前提下，换用功率更小的LED灯，是减小功率 P的措施。节约的电能： （3）群体节电估算： 其中 n为家庭数、灯数等。 （4）碳排放估算：若每节约 1 kW⋅h电能对应减少 m0 kg 二氧化碳排放，则： 2. 解题技巧 换灯题先求功率差，再乘时间；群体题先算单户或单盏，再乘数量。待机题注意把 WW 换算成 kWkW，时间按每天待机小时数计算。 11．如图甲所示是一款熨烫衣物的挂烫机，其简化电路如图乙所示，为限流电阻，为加热电阻，S为温控开关，自动切换加热和待机状态。下列说法正确的是（　　） A．开关置于1时为加热状态 B．开关置于2时为待机状态 C．用超导材料制成加热电阻更省电 D．挂烫机工作时主要利用了电流的热效应 12．用新型的节能LED灯代替白炽灯照明是通过减小用电器的______来减少消耗的电能。某校师生参加了“地球一小时”活动，将教室中功率为100W的一盏照明灯熄灯1h可节约用电______度。 13．家用电器比如电视机和空调等，人们往往习惯于用遥控器关机，在用遥控器关机后此类电器处于待机状态，还在缓慢消耗电能。小李同学在经历了教材跨学科实践学习“为家庭节约用电提建议”后，暑假全家外出七天旅游出发前，向家长提出给家里的空调和电视机拔掉插头断电的建议。已知该同学家有空调三台，其中柜机一台，待机功率，壁挂式空调两台，每台待机功率，在此举措下，仅这三台空调可以在这七天节约用电___________。 14．生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指通过遥控器关闭电器但并不关闭电器电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 (1)实践小组的同学所在城市以家庭为单位约户，用电器平均每天按待机20h计算，参考下表数据（平均每户家庭电器待机情况），估算每天该城市家庭用电器待机浪费电能的总量约为__________kW·h。 (2)节约用电可行措施 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量/台 1 1 2 1 待机功耗/（W/台） 10 2 3 10 ①随手关灯：根据公式可知，这样可以节约用电的理由是：____________________。 ②尽量使用节能灯。实践小组所在的学校共有电灯300盏，都是60W的日光灯，如果都改用20W的节能灯，按平均每天用电4h计算，则该学校更换节能灯后，一天可节约用电__________kW·h。 ③请你就具体用电情况为家庭节约用电再提两点建议：__________、__________。 15．“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） ▌题型04 节能方案设计与综合评估 1. 核心知识 （1）节能方案的基本结构：调查数据→计算耗电→找出高耗电环节→提出措施→估算节电效果→评估可行性。 （2）措施与物理原理对应： · 随手关灯、缩短空调使用时间：减小 t； · 换用LED灯、减小空调负荷：减小 P； · 关闭待机电源：减小待机 P和待机 t； · 错开大功率电器使用：不直接减少总电能，但可降低同时工作的总功率，保证用电安全。 （3）阶梯电价：先按档分段计算电费，再相加。不能把全部电量都按最高档电价计算。 （4）效果评估：分别计算各项措施节约的电能，再求总节约电能、节约电费和减排量。 2. 解题技巧 方案评估题先列措施，再逐项算节电量，最后汇总。提出建议要具体可操作，并说明依据是减小 P、减小 t还是两者同时减小。 16．我们经常听到人们说这样一句话“变频空调一晚只用一度电”，这个是真的吗？小曾和小明想验证这句广告词是否正确，进行了以下讨论和调查研究。 （1）首先他们觉得我们必须在安全的前提下使用空调，根据我们日常使用的空调情况，下列说法错误的是_______（填字母）； A．为了节约用电，夏天空调在制冷模式下设置为更合适 B．空调达到设置温度，空调会停止工作，但它的电功率不变 （2）小曾和小明谈论交流后，得出以下方案。 ①从晚上8：00到第二天早上8：00，家里只让一个空调独立工作； ②记录晚上8：00和第二天早上8：00的____________； ③根据示数进行计算得出结论，知道了广告词的真假。 （3）小曾和小明知道空调是大功率用电器，需要节约用电。他们查阅资料发现：阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，本市实施分时电价，具体方案如表所示； 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天早 0.55元 低谷期 第二天早8:00 0.30元 小曾留心观察了一下自家电能表，分别记录了他家第一天早8：00、晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的读数，如图所示。则他家这天应付电费_________元。 （4）通过讨论和调查研究，小曾和小明不仅对空调有所了解，还提高了节约用电的意识。 17．小雨家住在我国的西北地区，他想建成一个环保节能的小屋，结合西北地区的环境特点要考虑哪些问题？学校科技社团的同学们在社团活动中一起讨论了这个问题。 【项目分解】 ①墙壁保温防寒和隔热降温的材料选择； ②屋顶加装光伏板； ③分析浪费电的现象，讨论节约用电的方法。 任务一：墙壁保温材料选择 (1)西北地区四季和昼夜温差较大，在建造节能小屋时要注意保温防寒，需要在墙体外侧加装保温层，保温材料有泡沫塑料和棉絮两种，哪一种材料的保温性能更好呢？同学们做了这样的实验：用厚度相同的两种材料分别包着装有相同质量和初温相同的热水的密闭烧瓶，放在相同的环境中让它们自然冷却，记录两烧瓶中的水温随时间变化的情况，数据如下表： 时间/min 0 5 10 15 20 25 30 泡沫塑料组水温/℃ 60 51 45 40 35 32 30 棉絮组水温/℃ 60 45 36 33 30 30 30 分析实验数据可知：他们实验时的室内温度是_______℃。在这两种材料中，保温效果比较好的是______________。 任务二：屋顶光伏板选择 (2)光伏发电的核心部件是光伏板，光伏板吸收太阳能的多少与什么因素有关？ 同学们让不同的光伏板对相同的LED灯供电，进行了实验，记录的实验数据如下表： 序号 光伏板的面积/m2 光照时间/min 光伏板表面所涂颜色 LED灯的发光时间/min 1 0.1 10 黑色 30 2 0.1 20 黑色 60 3 0.3 10 黑色 90 4 0.1 10 白色 5 ①该实验中光伏板吸收太阳能的多少是通过______________来反映的； ②分析表中数据可知光伏板吸收太阳能的多少与光伏板的_______、颜色和光照的时间长短有关。根据实验结论同学们选用合适的光伏板。 任务三：分析浪费电的现象，讨论节约用电方法 (3)同学们讨论后认为浪费电的现象有：待机耗电、不使用节能电器等，还有发电厂的线路损耗也不容小觑，发电厂输送电能时，由于电流的_______效应会造成线路损耗。大家讨论后提出方案，在输送功率和线路不变的情况下，通过______________的方法可以大大减少线路损耗。 【项目拓展】 (4)城市为引导居民合理用电，实施了分时电价制度，将一天分为高峰期（电价高）和低谷期（电价低），为适应分时电价，请你提出一种少交电费的使用方法____________________________。 18．随着生活水平的不断提高，家用电器种类越来越多，电能的消耗也逐渐增大。实践小组对家庭用电情况产生了研究兴趣，并进行了调查研究。 任务一：小组成员对各自家庭2022年下半年的用电情况进行了调研，并制作了所调查家庭下半年每月平均电费统计表，表格如下。 月份 7 8 9 10 11 12 电费/元 90 80 50 76 68 86 （电费价格不变） 任务二：根据表中数据在图中绘制出“电费一月份”图像 。分析图像可以获取的信息是 （写出一条即可）。 任务三：节约能源应从点滴做起，请你提出一条节约用电的措施 （合理即可），并说明理由 。 19．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】 （1）收集生活中浪费电的现象 （2）讨论该如何节约用电 【项目实施】 （1）收集生活中浪费电的现象 同学们了解到，家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指电器关闭时，遥控器并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。 实践小组的同学所在城市以家庭为单位约户，用电器平均每天按待机计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费电的总量约为 。 常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量（台） 1 1 2 1 待机功耗（台） 10 2 3 10 （2）讨论该如何节约用电 实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。 ①随手关灯：根据公式可知，这样可以节约用电的理由是 。 ②不让用电器处于待机状态。 ③尽量使用节能灯。根据公式可知，这样可以节约用电的理由是 ，实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是的日光灯，如果都改用的节能灯，按平均每天用电，则该学校更换节能灯后一天可节约用电 。 【项目拓展】 （1）阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家的节约用电意识，某城市实施分时电价，具体方案如下表： 用电时段 时段范围 电价 高峰期 第一天~ 0.55元 低谷期 ~第二天 0.30元 小华留心观察了一下自家电能表，分别记录了她家第一天早，晚和第二天早这三个时刻的读数，如图所示。则她家这一天应付电费 元。                第一天早                第一天                第二天早 （2）发电厂输送电能若能采用超导材料电缆，可以大大降低由于电流 效应引起的电能损耗，由南方电网深圳供电局研制的相关材料，电缆已在深圳正式投入使用，整个项目从设计制造到建设运行，全为自主创新。实现了关键技术的自主可控，关键装备100%国产化，填补了相关国内技术空白，体现了“大国制造”的工艺水准。 20．为节约用电，国家提倡居民在夏季期间空调温度定在26℃~28℃。为响应倡导，某同学将家中的一台额定电压为220V，制冷额定功率为1000W的空调，温度设定从原来24℃改为28℃，仅此一项措施，家中的电能表平均每天少走2.5kW·h。求： （1）这台空调正常制冷时，工作电流是多少？（计算结果保留一位小数） （2）这台空调一个月（按30天计算）可节约电能多少千瓦时？ （3）若边远山区的“希望小学”，每间教室仅有两盏“220V  40W”电灯，那么该同学家中的这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光多少小时？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $