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，損失越多．目前遠(yuǎn)距離送電主要采取高壓送電的方式來減少線路上的損失．如把發(fā)電機、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化．請結(jié)合短文和所學(xué)知識回答下列問題：
（1）在發(fā)電階段，發(fā)電機是把機械能轉(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，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，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，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發(fā)光比平時暗的原因是用戶多，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的時候，上述燈泡的實際電壓為198V、實際功率為32.4W（不考慮燈泡電阻的變化）．

Answer 1

分析 （1）發(fā)電機把機械能轉(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)體的長度、橫截面積和材料有關(guān)，長度越大，橫截面積越小，電阻越大；長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，電流通過輸電線時就會發(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，并聯(lián)的用電器越多，總電阻越小；
（5）根據(jù)燈泡的額定功率和額定電壓計算出燈泡電阻；已知電路中總功率和電壓，由P=UI計算出電路中的電流，再根據(jù)U=IR計算出電路中損失的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點計算出燈泡的實際電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算出燈泡的實際功率．

解答 解：（1）發(fā)電機轉(zhuǎn)動，消耗機械能，得到電能，電能轉(zhuǎn)化為機械能；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)體的長度、橫截面積和材料有關(guān)；
將四根導(dǎo)線并聯(lián)起來進(jìn)行高壓輸電目的是為了減小電能的損失，在導(dǎo)線長度不能改變時可以通過改變橫截面積，四根導(dǎo)線并聯(lián)時相當(dāng)于增大了橫截面積，所以電阻會減小，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，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，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，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，則導(dǎo)線兩端的電壓為220V-U_實；
由I=$\frac{U}{R}$，P=UI得，用電器中的電流為：I=$\frac{P}{{U}_{實}}$，
則有：$\frac{P}{{U}_{實}}$=$\frac{220V-{U}_{實}}{R}$，
$\frac{21780W}{{U}_{實}}$=$\frac{220V{-U}_{實}}{0.2Ω}$，
解得：U_實=198V
燈泡的實際功率P_實=$\frac{{U}_{實}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（198V）^{2}}{1210Ω}$=32.4W．
故答案為：
（1）機械；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，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，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．

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