Question

7．为了保护地球-我们赖以生存的家园，节约能源和低碳生活应该从我们每一个人做起，从小事做起．小明所在的学校每个教室安装有8盏40W的日光灯，灯的安装位置如图．
（1）小明同学留心学校里的用电情况，发现在日光较好的天气时，有些教室的灯也没有关掉，若一个月中有20天出现这样的情况，平均一天多开灯3h，请你计算一下全校30个教室在一个月中会浪费多少电能？
（2）当前，我国所用的电能主要还是靠火力发电，若一般火电厂的发电效率为36%左右，则（1）中浪费的电能需要消耗多少煤？（已知所用煤的热值q=3×10⁷J/kg）
（3）为了合理地利用日光灯，做到既保证教室里光线充足又不浪费电能，小明同学设计用一个开关控制黑板处的日光灯L₁，L₂，用另一个开关控制靠窗一侧的三盏灯L₃，L₄，L₅，再用另一个开关控制教室另一侧的三盏灯L₆，L₇，L₈，．这样可以根据天气的情况决定开哪些灯，做到合理用电．请你根据小明的设计要求，完成相应电路图的连接（在合适的位置画出开关）．

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt求出浪费的电能；
（2）利用效率公式η=$\frac{{W}_{电}}{Q}$求出煤燃烧放出的热量，再利用Q=mq求出其质量；
（3）教室内的灯是并联的，根据题意L₁，L₂单独有一开关控制；三盏灯L₃，L₄，L₅，单独工作；三盏灯L₆，L₇，L₈，单独工作，故画出电路图．

解答 解：（1）30个教室一个月会浪费的电能：W=Pt=40W×8×3×3600s×20×30=2.0736×10⁹J；
（2）火电厂燃烧煤产生的热量为：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）教室内的灯是并联的，根据题意L₁，L₂单独有一开关控制；三盏灯L₃，L₄，L₅，单独工作；三盏灯L₆，L₇，L₈，单独工作，故画出电路图如下．

答：（1）浪费的电能2.0736×10⁹J；
（2）则（1）中浪费的电能需要消耗192煤；
（3）电路图如上图．

点评 此题考查学生对于电能、效率和燃料放热公式的理解以及并联电路的理解和掌握，熟悉电路特点是解题关键．