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6. 提升题▶在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请完成下列习题。
【项目分解】
(1)收集生活中浪费电的现象。
(2)讨论该如何节约用电。
【项目实施】
(1)收集生活中浪费电的现象
家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指用遥控器关闭电器时，并没有关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。实践小组的同学所在城市以家庭为单位约 $1× 10^{6}$ 户，用电器平均每天按待机 20 h 计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费的电能约为 $kW· h$。
(2)讨论该如何节约用电
实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。
①不让用电器处于待机状态。
②随手关灯。根据公式 $W = Pt$ 可知，用电器总功率相同时，工作的时间越短，消耗的电能 （选填“更少”或“更多”）。
③尽量使用节能灯。根据公式 $W = Pt$ 可知，。
【项目拓展】
(3)阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。某城市实施分时电价，具体方案如下表。
小华记录了她家第一天8:00,21:00和第二天8:00这三个时刻电能表的示数，如图18.3-3所示，
，则她家这一天消耗的电能为 $kW· h$，这一天的高峰期应付电费 元。
图18.3-3
(4)发电厂输送电能若能采用超导材料电缆，可以大大降低由于电流 效应引起的电能损耗。
【项目分解】
(1)收集生活中浪费电的现象。
(2)讨论该如何节约用电。
【项目实施】
(1)收集生活中浪费电的现象
家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指用遥控器关闭电器时，并没有关闭电源开关或是没有拔掉电器插头，让电源指示灯一直亮着。实践小组的同学所在城市以家庭为单位约 $1× 10^{6}$ 户，用电器平均每天按待机 20 h 计算，参考下表数据，估算每天该城市家庭用电器待机浪费的电能约为 $kW· h$。
(2)讨论该如何节约用电
实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。
①不让用电器处于待机状态。
②随手关灯。根据公式 $W = Pt$ 可知，用电器总功率相同时，工作的时间越短，消耗的电能 （选填“更少”或“更多”）。
③尽量使用节能灯。根据公式 $W = Pt$ 可知，。
【项目拓展】
(3)阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。某城市实施分时电价，具体方案如下表。
小华记录了她家第一天8:00,21:00和第二天8:00这三个时刻电能表的示数，如图18.3-3所示，
，则她家这一天消耗的电能为 $kW· h$，这一天的高峰期应付电费 元。图18.3-3
(4)发电厂输送电能若能采用超导材料电缆，可以大大降低由于电流 效应引起的电能损耗。
答案
解：
(1) 单户家庭待机用电器总功率：
$P_{\mathrm{户}}=10\,\mathrm{W}+2\,\mathrm{W}+3\,\mathrm{W}+10\,\mathrm{W}=25\,\mathrm{W}=0.025\,\mathrm{kW}$
单户家庭一天待机消耗的电能：
$W_{\mathrm{户}}=P_{\mathrm{户}}t=0.025\,\mathrm{kW} × 20\,\mathrm{h}=0.5\,\mathrm{kW·h}$
该城市所有家庭待机浪费的总电能：
$W_{\mathrm{总}}=1×10^6 × 0.5\,\mathrm{kW·h}=5×10^5\,\mathrm{kW·h}$
(2) ② 更少
③ 工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少
(3) 全天消耗的总电能：
$W_{\mathrm{全天}}=2467.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=12\,\mathrm{kW·h}$
高峰期消耗的电能：
$W_{\mathrm{高峰}}=2463.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=8\,\mathrm{kW·h}$
高峰期应付电费：
$0.55\,\mathrm{元/kW·h} × 8\,\mathrm{kW·h}=4.4\,\mathrm{元}$
(4) 热
最终答案依次为：$\boldsymbol{5×10^5}$；$\boldsymbol{更少}$；工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少；$\boldsymbol{12}$；$\boldsymbol{4.4}$；$\boldsymbol{热}$。
(1) 单户家庭待机用电器总功率：
$P_{\mathrm{户}}=10\,\mathrm{W}+2\,\mathrm{W}+3\,\mathrm{W}+10\,\mathrm{W}=25\,\mathrm{W}=0.025\,\mathrm{kW}$
单户家庭一天待机消耗的电能：
$W_{\mathrm{户}}=P_{\mathrm{户}}t=0.025\,\mathrm{kW} × 20\,\mathrm{h}=0.5\,\mathrm{kW·h}$
该城市所有家庭待机浪费的总电能：
$W_{\mathrm{总}}=1×10^6 × 0.5\,\mathrm{kW·h}=5×10^5\,\mathrm{kW·h}$
(2) ② 更少
③ 工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少
(3) 全天消耗的总电能：
$W_{\mathrm{全天}}=2467.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=12\,\mathrm{kW·h}$
高峰期消耗的电能：
$W_{\mathrm{高峰}}=2463.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=8\,\mathrm{kW·h}$
高峰期应付电费：
$0.55\,\mathrm{元/kW·h} × 8\,\mathrm{kW·h}=4.4\,\mathrm{元}$
(4) 热
最终答案依次为：$\boldsymbol{5×10^5}$；$\boldsymbol{更少}$；工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少；$\boldsymbol{12}$；$\boldsymbol{4.4}$；$\boldsymbol{热}$。
解析
【分析】
本题围绕“节约一度电”的跨学科实践展开，需分步骤解决各小问：
1. 第(1)问：先计算单户家庭待机用电器的总功率，利用电功公式$W=Pt$算出单户一天待机消耗的电能，再乘以城市家庭总户数，得到总待机浪费的电能；
2. 第(2)问：根据电功公式$W=Pt$，采用控制变量法分析：总功率相同时，工作时间越短，消耗电能越少；工作时间相同时，用电器功率越小，消耗电能越少；
3. 第(3)问：电能表读数为累计值，两次读数的差值为对应时间段消耗的电能，区分全天和高峰期（21:00至次日8:00）的电能，结合分时电价计算高峰期电费；
4. 第(4)问：超导材料电阻为零，可减少电流热效应导致的电能损耗。
【解析】
(1) 单户家庭待机用电器总功率：
$P_{\mathrm{户}}=10\,\mathrm{W}+2\,\mathrm{W}+3\,\mathrm{W}+10\,\mathrm{W}=25\,\mathrm{W}=0.025\,\mathrm{kW}$
单户家庭一天待机消耗的电能：
$W_{\mathrm{户}}=P_{\mathrm{户}}t=0.025\,\mathrm{kW} × 20\,\mathrm{h}=0.5\,\mathrm{kW·h}$
该城市所有家庭待机浪费的总电能：
$W_{\mathrm{总}}=1×10^6 × 0.5\,\mathrm{kW·h}=5×10^5\,\mathrm{kW·h}$
(2) ② 根据$W=Pt$，用电器总功率相同时，工作时间越短，消耗的电能更少；
③ 根据$W=Pt$，工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少。
(3) 全天消耗的总电能：
$W_{\mathrm{全天}}=2467.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=12\,\mathrm{kW·h}$
高峰期消耗的电能（21:00至次日8:00）：
$W_{\mathrm{高峰}}=2463.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=8\,\mathrm{kW·h}$
高峰期应付电费：
$0.55\,\mathrm{元/kW·h} × 8\,\mathrm{kW·h}=4.4\,\mathrm{元}$
(4) 发电厂输送电能采用超导材料电缆，可大大降低由于电流热效应引起的电能损耗。
【答案】
$5×10^5$；更少；工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少；$12$；$4.4$；热
【知识点】
电功的计算；电能表的使用；电流的热效应
【点评】
本题结合生活实际的跨学科实践情境，考查电功公式的应用、电能表读数、电流热效应等知识点，注重知识的实际应用，需要学生掌握控制变量法在电功分析中的运用，贴近生活，难度适中，能有效巩固相关电学知识。
【难度系数】
0.6
本题围绕“节约一度电”的跨学科实践展开，需分步骤解决各小问：
1. 第(1)问：先计算单户家庭待机用电器的总功率，利用电功公式$W=Pt$算出单户一天待机消耗的电能，再乘以城市家庭总户数，得到总待机浪费的电能；
2. 第(2)问：根据电功公式$W=Pt$，采用控制变量法分析：总功率相同时，工作时间越短，消耗电能越少；工作时间相同时，用电器功率越小，消耗电能越少；
3. 第(3)问：电能表读数为累计值，两次读数的差值为对应时间段消耗的电能，区分全天和高峰期（21:00至次日8:00）的电能，结合分时电价计算高峰期电费；
4. 第(4)问：超导材料电阻为零，可减少电流热效应导致的电能损耗。
【解析】
(1) 单户家庭待机用电器总功率：
$P_{\mathrm{户}}=10\,\mathrm{W}+2\,\mathrm{W}+3\,\mathrm{W}+10\,\mathrm{W}=25\,\mathrm{W}=0.025\,\mathrm{kW}$
单户家庭一天待机消耗的电能：
$W_{\mathrm{户}}=P_{\mathrm{户}}t=0.025\,\mathrm{kW} × 20\,\mathrm{h}=0.5\,\mathrm{kW·h}$
该城市所有家庭待机浪费的总电能：
$W_{\mathrm{总}}=1×10^6 × 0.5\,\mathrm{kW·h}=5×10^5\,\mathrm{kW·h}$
(2) ② 根据$W=Pt$，用电器总功率相同时，工作时间越短，消耗的电能更少；
③ 根据$W=Pt$，工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少。
(3) 全天消耗的总电能：
$W_{\mathrm{全天}}=2467.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=12\,\mathrm{kW·h}$
高峰期消耗的电能（21:00至次日8:00）：
$W_{\mathrm{高峰}}=2463.2\,\mathrm{kW·h} - 2455.2\,\mathrm{kW·h}=8\,\mathrm{kW·h}$
高峰期应付电费：
$0.55\,\mathrm{元/kW·h} × 8\,\mathrm{kW·h}=4.4\,\mathrm{元}$
(4) 发电厂输送电能采用超导材料电缆，可大大降低由于电流热效应引起的电能损耗。
【答案】
$5×10^5$；更少；工作时间相同时，用电器的功率越小，消耗的电能越少；$12$；$4.4$；热
【知识点】
电功的计算；电能表的使用；电流的热效应
【点评】
本题结合生活实际的跨学科实践情境，考查电功公式的应用、电能表读数、电流热效应等知识点，注重知识的实际应用，需要学生掌握控制变量法在电功分析中的运用，贴近生活，难度适中，能有效巩固相关电学知识。
【难度系数】
0.6
