Question

7．為了保護(hù)地球-我們賴以生存的家園，節(jié)約能源和低碳生活應(yīng)該從我們每一個人做起，從小事做起．小明所在的學(xué)校每個教室安裝有8盞40W的日光燈，燈的安裝位置如圖．
（1）小明同學(xué)留心學(xué)校里的用電情況，發(fā)現(xiàn)在日光較好的天氣時，有些教室的燈也沒有關(guān)掉，若一個月中有20天出現(xiàn)這樣的情況，平均一天多開燈3h，請你計算一下全校30個教室在一個月中會浪費多少電能？
（2）當(dāng)前，我國所用的電能主要還是靠火力發(fā)電，若一般火電廠的發(fā)電效率為36%左右，則（1）中浪費的電能需要消耗多少煤？（已知所用煤的熱值q=3×10⁷J/kg）
（3）為了合理地利用日光燈，做到既保證教室里光線充足又不浪費電能，小明同學(xué)設(shè)計用一個開關(guān)控制黑板處的日光燈L₁，L₂，用另一個開關(guān)控制靠窗一側(cè)的三盞燈L₃，L₄，L₅，再用另一個開關(guān)控制教室另一側(cè)的三盞燈L₆，L₇，L₈，．這樣可以根據(jù)天氣的情況決定開哪些燈，做到合理用電．請你根據(jù)小明的設(shè)計要求，完成相應(yīng)電路圖的連接（在合適的位置畫出開關(guān)）．

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt求出浪費的電能；
（2）利用效率公式η=$\frac{{W}_{電}}{Q}$求出煤燃燒放出的熱量，再利用Q=mq求出其質(zhì)量；
（3）教室內(nèi)的燈是并聯(lián)的，根據(jù)題意L₁，L₂單獨有一開關(guān)控制；三盞燈L₃，L₄，L₅，單獨工作；三盞燈L₆，L₇，L₈，單獨工作，故畫出電路圖．

解答 解：（1）30個教室一個月會浪費的電能：W=Pt=40W×8×3×3600s×20×30=2.0736×10⁹J；
（2）火電廠燃燒煤產(chǎn)生的熱量為：Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{2.0736×1{0}^{9}J}{36%}$=5.76×10⁹J
由公式Q=mq得：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{5.76×1{0}^{9}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=192kg；
（3）教室內(nèi)的燈是并聯(lián)的，根據(jù)題意L₁，L₂單獨有一開關(guān)控制；三盞燈L₃，L₄，L₅，單獨工作；三盞燈L₆，L₇，L₈，單獨工作，故畫出電路圖如下．

答：（1）浪費的電能2.0736×10⁹J；
（2）則（1）中浪費的電能需要消耗192煤；
（3）電路圖如上圖．

點評 此題考查學(xué)生對于電能、效率和燃料放熱公式的理解以及并聯(lián)電路的理解和掌握，熟悉電路特點是解題關(guān)鍵．