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第3节　跨学科实践：为家庭节约用电提建议
知识点　节约用电
1．家庭用电调查方法：直接记录家庭总耗电量的仪表是 ；通过电网公司APP可查询每日分时用电量；测量单个电器实时功率的工具是 。
2．家庭耗电量计算：2 000 W的电热水器工作1.5小时，耗电 kW·h；电器铭牌标注的 是计算耗电量的关键参数。
3． 国庆节放假，小芳去看望奶奶5天后返回，发现家中电能表的示数由317.4 kW·h变为如图所示的示数。经检查，家中除电视机和机顶盒处于待机状态，其他用电器均已关闭，请回答以下问题：
(1) 和 在待机状态下仍会消耗电能(举两例)。
(2)若电视机待机功率约为5 W，若全年不拔插头，浪费电能 kW·h(保留整数)。
(3)则在这5天内电视机和机顶盒消耗的电能是 J。请说出一种节约用电的做法 。
4．不符合家庭节电的行为是( )
A．电饭锅提前拔掉电源
B．夏季空调设定26 ℃并拉窗帘
C．路由器24小时开启
D．冰箱远离热源放置
5．冬季家庭电费突增的主因可能是( )
A．使用电暖器和电热毯
B．冰箱调至节能模式
C．太阳能热水器辅助加热
D．LED灯全面替换
6．电能对我们越来越重要，节约用电是一种美德。1度电能够使额定功率25 W的节能灯正常工作 h；若家里安装有8盏这样的灯泡，当它们正常工作2 h可以使参数为“3 200 r/kW·h”的电能表的表盘转动 _ 转。
7．2024年“地球一小时”活动时间为3月30日晚上20：30－21：30，若某小区600户人家一起参加了本次活动，平均每户关闭的电灯功率为100 W，在这次节能活动中该小区可节约用电 度。下表是重庆市供电局收费标准，若按照第一档标准收费，本次活动该小区总共少交电费 元(计算结果保留一位小数)。
不满1 千伏 “一户 一表” 居民 用户 按月执 行阶梯 (单位： 千瓦时) 电度电价(单位：元/千瓦时)
高峰、平段 电价(7：00－ 23：00) 丰水期(6－ 10月)低谷 电价(23：00 －次日7：00) 枯、平水期 (1－4月、 12月；5月、 11月)低谷 电价(23：00－ 次日7：00)
第一档 (0－180) 0．522 4 0.175 0.253 5
第二档 (181－280) 0．622 4 ,0.275 0.353 5
第三档 (281及 以上) 0．822 4 0.475 0.553 5
8.(2023·重庆沙坪坝区校级月考)节约用电的小雷为走廊过道设计了一盏感应灯，简化电路图如图甲所示，灯泡L带有光感开关S光，当无光线照射时，开关S光闭合，灯泡发光；当有光线照射时，开关S光断开，灯泡熄灭。R阻值为2 Ω，有无光线照射时，电流表的示数随时间变化情况如图乙所示。该装置电源电压为 V，灯泡电阻为 Ω。(灯泡阻值恒定)。
　
9．居民楼的楼道灯，为了节约用电，利用“光控开关”和“声控开关”让灯在天黑且有人走动时才发光。光控开关在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；声控开关在有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开。请将图中元件按要求用笔画线代替导线连接电路。
10．(2024·湖北宜昌西陵区校级月考)小明同学想用电热丝给家里的宠物做一个暖垫。他准备采用36 V电源供电，暖垫的发热功率设计为60 W。
(1)按小明的设计，暖垫里使用的电热丝其电阻应该是多少？
(2)试用一段时间后发现，有时候暖垫不需要那么大的发热功率。为了节约用电，他在暖垫上串联了一个控制电阻，并用一个开关并联在控制电阻两端，当S断开时，可将暖垫发热功率保持在15 W(如下设计示意图)。求控制电阻的阻值。(暖垫的电热丝电阻值不变。)
(3)针对小明的改进，①妈妈说：“暖垫发热少了，可是控制电阻也在发热，这还是一样的费电嘛！”请你从功率大小的方面评价妈妈说法的正误；②爸爸说：“控制电阻发热，的确是在白白浪费电，效率低下。”假设暖垫的热量是有效利用的，求此时电能的利用效率。第3节　跨学科实践：为家庭节约用电提建议
知识点　节约用电
1．家庭用电调查方法：直接记录家庭总耗电量的仪表是 电能表 ；通过电网公司APP可查询每日分时用电量；测量单个电器实时功率的工具是 电力监测仪 。
2．家庭耗电量计算：2 000 W的电热水器工作1.5小时，耗电 3 kW·h；电器铭牌标注的 额定功率 是计算耗电量的关键参数。
3． 国庆节放假，小芳去看望奶奶5天后返回，发现家中电能表的示数由317.4 kW·h变为如图所示的示数。经检查，家中除电视机和机顶盒处于待机状态，其他用电器均已关闭，请回答以下问题：
(1) 机顶盒 和 电视机 在待机状态下仍会消耗电能(举两例)。
(2)若电视机待机功率约为5 W，若全年不拔插头，浪费电能 44 kW·h(保留整数)。
(3)则在这5天内电视机和机顶盒消耗的电能是 4.32×106 J。请说出一种节约用电的做法 长时间不用的家用电器，应关闭电源，不要处于待机状态 。
4．不符合家庭节电的行为是(　C　)
A．电饭锅提前拔掉电源
B．夏季空调设定26 ℃并拉窗帘
C．路由器24小时开启
D．冰箱远离热源放置
5．冬季家庭电费突增的主因可能是(　A　)
A．使用电暖器和电热毯
B．冰箱调至节能模式
C．太阳能热水器辅助加热
D．LED灯全面替换
6．电能对我们越来越重要，节约用电是一种美德。1度电能够使额定功率25 W的节能灯正常工作 40 h；若家里安装有8盏这样的灯泡，当它们正常工作2 h可以使参数为“3 200 r/kW·h”的电能表的表盘转动 1_280 转。
7．2024年“地球一小时”活动时间为3月30日晚上20：30－21：30，若某小区600户人家一起参加了本次活动，平均每户关闭的电灯功率为100 W，在这次节能活动中该小区可节约用电 60 度。下表是重庆市供电局收费标准，若按照第一档标准收费，本次活动该小区总共少交电费 31.3 元(计算结果保留一位小数)。
不满1 千伏 “一户 一表” 居民 用户 按月执 行阶梯 (单位： 千瓦时) 电度电价(单位：元/千瓦时)
高峰、平段 电价(7：00－ 23：00) 丰水期(6－ 10月)低谷 电价(23：00 －次日7：00) 枯、平水期 (1－4月、 12月；5月、 11月)低谷 电价(23：00－ 次日7：00)
第一档 (0－180) 0．522 4 0.175 0.253 5
第二档 (181－280) 0．622 4 ,0.275 0.353 5
第三档 (281及 以上) 0．822 4 0.475 0.553 5
8.(2023·重庆沙坪坝区校级月考)节约用电的小雷为走廊过道设计了一盏感应灯，简化电路图如图甲所示，灯泡L带有光感开关S光，当无光线照射时，开关S光闭合，灯泡发光；当有光线照射时，开关S光断开，灯泡熄灭。R阻值为2 Ω，有无光线照射时，电流表的示数随时间变化情况如图乙所示。该装置电源电压为 6 V，灯泡电阻为 3 Ω。(灯泡阻值恒定)。
　
9．居民楼的楼道灯，为了节约用电，利用“光控开关”和“声控开关”让灯在天黑且有人走动时才发光。光控开关在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；声控开关在有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开。请将图中元件按要求用笔画线代替导线连接电路。
如图所示：
10．(2024·湖北宜昌西陵区校级月考)小明同学想用电热丝给家里的宠物做一个暖垫。他准备采用36 V电源供电，暖垫的发热功率设计为60 W。
(1)按小明的设计，暖垫里使用的电热丝其电阻应该是多少？
(2)试用一段时间后发现，有时候暖垫不需要那么大的发热功率。为了节约用电，他在暖垫上串联了一个控制电阻，并用一个开关并联在控制电阻两端，当S断开时，可将暖垫发热功率保持在15 W(如下设计示意图)。求控制电阻的阻值。(暖垫的电热丝电阻值不变。)
(3)针对小明的改进，①妈妈说：“暖垫发热少了，可是控制电阻也在发热，这还是一样的费电嘛！”请你从功率大小的方面评价妈妈说法的正误；②爸爸说：“控制电阻发热，的确是在白白浪费电，效率低下。”假设暖垫的热量是有效利用的，求此时电能的利用效率。
(1)由P＝可知：电热丝电阻R＝＝＝21.6 Ω；
(2)由题意可知：当开关断开时，控制电阻和暖垫电热丝串联；
由P＝可知：电热丝两端电压U1＝＝＝18 V；
由串联电路电压规律可知：控制电阻两端电压U控＝U－U1＝36 V－18 V＝18 V；
因U控＝U1＝18 V，根据串联分压特点可知，控制电阻的阻值：R控＝R＝21.6 Ω；
(3)①在暖垫上串联了一个控制电阻，因R控＝R、暖垫发热功率P1＝15 W，由P＝I2R可知：控制电阻功率P2＝P1＝15 W；
则此时电路总功率P总＝P1＋P2＝15 W＋15 W＝30 W＜60 W，即妈妈的说法错误，在暖垫上串联了一个控制电阻后电路总功率减小了；
②设串联电路工作时间为t，假设暖垫的热量是有效利用的，由电功率公式可知：此时电能的利用效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝0.5×100%＝50%。

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