Question

“電”與現代生活密不可分，請閱讀下列相關資料，運用有關“電”的知識和規律，回答問題．
（1）小王同學想測量家中新購買的綠色電冰箱的耗電情況，他將家中其他所有用電器斷開．只使用該冰箱，觀察電度表轉盤的轉動情況．測得冰箱制冷時．轉盤每12s轉動一圈；保溫時，每2min轉動一圈．電度表上表明每千瓦小時轉2000圈．該同學還測得每小時制冷時間10min，保溫50min．在一天內，該電冰箱制冷時的功率約為 w；如果按每月30天計算，該電冰箱月耗電為

27

kW?h．
（2）有一種抽水蓄能水電站可以把晚上多余的電能儲存起來．放到白天使用．其原理是：將晚上多余的電能用來把水抽到高處的水庫里，到白天再將高處的水放出來發電以補充電能．假設：抽水機的工作效率為75w，發電機的工作效率為80w，不計其他損耗．水庫水位平均高度為100m．白天每千瓦時電能的電費為0.617元，晚上每千瓦時電能的電費為0.307元．每千克水升高lm 的能量為loJ．則電廠利用1×10⁹ T水儲能轉換，因白天和晚上的電費價格差而獲取的利潤為多少元？
（3）如圖所示是助動車的轉向指示燈線路．電路中LD_l、LD₂．為前后兩個左轉向燈．RD₁、RD₂．為前后兩個右轉向燈，D為在儀表盤上轉向指示燈．四個轉向燈分別“6V、2，5A”的燈泡，D為“6V、0.25A”的小燈泡，當燈泡的實際電壓小于額定電壓的60%時．燈泡不發光，燈泡電阻保持不變．RJ為不計電阻的通斷器．可使電路間歇地通斷；但當閃光器RJ，中的電流小于4A時，雖有電流通過RJ卻不會使電路間歇地通斷．K為轉向燈開關．是一個單刀三擲開關．正常情況下，把K撥至1位，LD₁、LD₂會發出閃光，示意助動車將左轉，同時D指示燈閃爍向駕駛員顯示轉向燈的工作情況；把K 撥至2位，RD₁、RD₂會發出閃光，示意助動車將右轉，同時D指示燈閃爍向駕駛員顯示轉向燈的工作情況．
當駕駛員將K 撥至1位時，發現D燈發光但不閃爍．據此現象可以判定電路的哪一處發生了怎樣的故障，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）本題首先要清楚“2000r/kW?h”的物理意義：當用電器消耗1千瓦時的電能，電能表的水平轉盤轉過2000轉，電功率根據公式W=Pt來求．
（2）先計算晚上抽水消耗的電能，再計算白天放水產生的電能，再根據白天和夜晚電費的價格差而產生的利潤；
（3）D燈發光但不閃爍，說明電路電流小于4A，

解答：解：（1）由題意可知：電冰箱所做的功W=

1

2000

kW?h=1.8×10³J；
p=

W

t

=

1.8×103J

12s

=150W；
電冰箱月耗電W₁=Pt=0.15kW×6h×30=27kW?h；
（2）設晚上抽水消耗電能為△E_耗，則有η₁△E_耗=E₀mh；
△E_耗=

E0mh

η1

=

10J×1×109×103×100

75%

J=1.33×10¹⁵J=3.7×10⁸kW?h；
白天放水發電為△E_電，則有：△E_電=η₁E₀mh=80%×10×10¹²×100J=8×10¹⁴J=2.22×10⁸kW?h；
因白天、夜晚電費的價格差而產生的利潤為0.617×2.22×10⁸元-0.307×3.7×10⁸元=2.34×10⁷元．
答：因白天和晚上的電費價格差而獲取的利潤為2.34×10⁷元；
（3）在額定電壓下，R_LD1=R_LD2=R_LD3=R_LD4=

6V

2.5A

=2.4Ω；
如果左路中有一盞轉向燈發生斷路故障，右路正常，此時流過RJ的電流為I=2.5A+

6V

RD+ RLD1RLD2 RLD1+RLD2

=2.74A＜4A；
所以RJ有電流流過，但不會使電路間歇地通斷，如果右路中有一盞轉向燈發生斷路故障，左路正常此時流過RJ的電流為I=5A+

6V

RD+RLD

=5A+

6V

24Ω+2.4Ω

=5.23A＞4A；
所以RJ仍能使電路間歇地通斷，即使左轉向燈指示燈閃爍，
根據以上分析可以判定故障發生在左路，其中一盞轉向燈發生斷路故障．

點評：本題考查了電能表的參數的理解與電能的求法以及電功的計算，難點是對電路的分析，找出其中電路的故障原因．