Question

6．一天，小明注意到家中的燈泡比平常亮，猜測可能是額定功率大于實際功率，為了證實他的猜測，他做了如下實驗：關閉家中其他用電器，只開一盞“220V  100W”的電燈，觀察到家中標有“3000R/kW•h”字樣的電能表在20min內轉盤轉了121轉．
（1）在20min時間內這盞燈消耗的電能是多少？
（2）燈泡此時的實際功率是多少？
（3）如圖所示是小華房間電路的一部分，請把帶有開關的電燈，帶保險絲的三孔插座正確連入圖中的家庭電路中．
（4）小華將電吹風插入三孔插座中準備吹干頭發，當電吹風插頭剛插入插座時整個房間都斷電了．請問是什么原因導致斷電：
（5）小華發現是保險絲熔斷了，保險絲是由鉛銻合金制成的．由于電流的熱效應，當電流超過額定電流達到熔斷電流時，它會自動熔斷．選用保險絲時，應使它的額定電流等于或稍大于電路中的最大正常工作電流，保險絲在熔斷過程中所吸收的熱量轉化為分子勢能（選填“分子動能”、“分子勢能”）

Answer 1

分析 （1）根據電能表鋁盤每消耗1kW•h轉動的圈數和實際轉動的圈數求出燈泡工作時消耗的電能．
（2）知道消耗的電能和使用時間，利用P=$\frac{W}{t}$求出燈泡的實際功率．
（3）開關控制燈泡時，首先進入開關，然后進入燈泡頂端的金屬點，零線直接進入燈泡的螺旋套，這樣燈泡既能工作，在燈泡損壞時，斷開開關，切斷火線，更換燈泡更安全．
帶保險絲的三孔插座，地線直接進入上孔，零線直接進入左孔，火線首先進入保險絲，然后再進入右孔．
（4）保險絲熔斷，斷開電路；
（5）保險絲是由電阻率大、熔點低的鉛銻合金制成；保險絲的作用：在電路中電流過大時，產生的電熱過多，達到保險絲的熔點，保險絲熔斷，切斷電路．
保險絲是鉛銻合金，屬于晶體，晶體熔化時溫度不變、內能變大（分子動能不變、分子勢能變大）．

解答 解：
（1）“3000R/kW•h”表示電能表每轉1r，電路中消耗$\frac{1}{3000}$kW•h的電能，
轉盤轉了121圈，消耗的電能為：
W=$\frac{121}{3000}$kW•h=$\frac{121}{3000}$×3.6×10⁶J=1.452×10⁵J．
（2）已知t=20min=1200s，
P_實=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.452×1{0}^{5}J}{1200s}$=121W．
（3）燈泡接法：火線進入開關，再進入燈泡頂端的金屬點，零線直接接入燈泡的螺旋套，這樣在斷開開關能切斷火線，接觸燈泡不會發生觸電事故．既能控制燈泡，又能更安全．
三孔插座的接法：上孔接地線；左孔接零線；右孔接火線，保險絲接在火線上，如圖所示：

（4）當電吹風插頭剛插入插座時整個房間都斷電了，原因是保險絲燒斷了；
（5）小華發現是保險絲熔斷了，保險絲是由鉛銻合金制成的．由于電流的熱效應，當電流超過額定電流達到熔斷電流時，它會自動熔斷．選用保險絲時，應使它的額定電流等于或稍大于電路中的最大正常工作電流，保險絲屬于晶體，在熔斷過程中溫度不變、內能變大，所吸收的熱量轉化為分子分子勢能．
故答案為：
（1）在20min時間內這盞燈消耗的電能是1.452×10⁵J．
（2）燈泡此時的實際功率是121W．
（3）如圖所示；
（4）原因是保險絲燒斷了；
（5）鉛銻；熱效應；等于或稍大于；分子勢能．

點評 本題為電學綜合題，考查了電能和電功率的計算、家庭電路的連接、電路故障分析、保險絲的作用和選用標準，知識點多、綜合性強，屬于難題．