《2025年基础训练大象出版社九年级物理全一册教科版》

20. 随着我国城市化的发展,城市垃圾量不断增加。现在人们处理城市生活垃圾的方法通常有两种:一种是集中填埋;另一种是利用垃圾中的可燃物质进行发电。研究表明:生活垃圾的平均热值为$6.27×10^{6}J/kg$。利用垃圾作为燃料建立发电厂,每燃烧$1t生活垃圾可以发电8.64×10^{8}J$。
(1) $1t$垃圾完全燃烧产生的热量是多少?
(2) 燃烧垃圾发电的效率是多少?
(3) 请从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义。

答案：
(1) $m = 1t = 1000kg$，$q=6.27×10^{6}J/kg$，根据$Q = mq$，可得$1t$垃圾完全燃烧产生的热量：$Q = 1000×6.27×10^{6}= 6.27×10^{9}J$。
(2)已知$W = 8.64×10^{8}J$，根据$\eta=\frac{W}{Q}×100\%$，可得燃烧垃圾发电的效率：$\eta=\frac{8.64×10^{8}}{6.27×10^{9}}×100\%\approx13.8\%$。
(3)环保：减少垃圾填埋量，降低对土壤和地下水的污染；减少温室气体排放（如甲烷）。
节能：利用垃圾中的能量转化为电能，实现资源再利用。
经济：降低垃圾处理成本；提供新的能源来源，减少化石燃料依赖。

21. 如图14所示,小华家新买了一台电暖器,其部分参数如下表,通过调节旋钮,可实现高温挡、低温挡的切换。她结合所学的知识进行了研究。

| 额定电压 | $220V$ |
| :---: | :---: |
| 高温挡功率 | $2000W$ |
| 低温挡功率 | $800W$ |

(1) 小华家墙上的插座允许通过的最大电流为$10A$,请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用。
(2) 若该电暖器一天正常工作$6h$,其中高温挡$2h$,低温挡$4h$,则它一天耗电多少千瓦时?
(3) 小华与妈妈一起做饭时,准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说:“应先把电暖器关掉,否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。

答案：
(1) 电暖器高温挡正常工作电流：
$P = UI$
$I = \frac{P}{U} = \frac{2000W}{220V} \approx 9.09A$
因为$9.09A＜10A$，所以此插座能满足该电暖器正常使用。
(2)高温挡耗电：
$W_1 = P_1t_1 = 2kW×2h = 4kW\cdot h$
低温挡耗电：
$W_2 = P_2t_2 = 0.8kW×4h = 3.2kW\cdot h$
一天总耗电：
$W = W_1 + W_2 = 4kW\cdot h + 3.2kW\cdot h = 7.2kW\cdot h$
(3)根据$P = UI$，家庭电路电压$U = 220V$一定，同时使用电饭锅、电磁炉和电暖器，总功率$P$过大，所以干路电流$I$过大。
根据$Q = I^{2}Rt$，在导线电阻$R$和通电时间$t$一定时，电流$I$过大，导线产生的热量$Q$过多，容易使干路导线过热引发火灾。