Question

1．國家大力提倡節(jié)能減排，牡丹江管理局各農(nóng)場(chǎng)紛紛使用LED燈替代白熾燈．某同學(xué)收集了LED燈與白熾燈的相關(guān)參數(shù)：

	LED燈	白熾燈
額定電壓	24V	220V
額定電功率	12W	100W
使用壽命	40000h	2000h
紫/紅外線輻射	無	有
單價(jià)	40元	2元
亮度	正常工作時(shí)照明亮度相同

求：（1）由上表你可以獲得什么信息：LED燈功率低，但12W的LED燈與100W的白熾燈亮度相同，并且LED燈的使用壽命長(zhǎng)、沒有紫/紅外線輻射．
（2）“220V 100W”白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流是多少安？（保留1位小數(shù)）
（3）通過計(jì)算說明，正常工作5h，哪只燈消耗電能多？
（4）分析白熾燈發(fā)光效率低的原因是：在發(fā)光過程中以熱量和紫/紅外線輻射的形式散發(fā)掉一部分能量．
（5）不計(jì)熱損失，一只“220V 100W”白熾燈正常工作5h消耗的電能，可使10kg水溫度升高多少℃？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃）） （保留1位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，找出不同的數(shù)據(jù)比較得出信息；
（2）白熾燈正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時(shí)的電流；
（3）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出正常工作5h消耗的電能，然后比較兩者消耗電能的多少；
（4）結(jié)合能量的轉(zhuǎn)化情況分析兩燈的發(fā)光效率；
（5）不計(jì)熱損失，水吸收的熱量和燈泡消耗的電能相等，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水升高的度數(shù)．

解答 解：（1）表格中的額定功率不同，使用壽命不同，紫/紅外線輻射不同，所以可得信息為：
LED燈功率低，但12W的LED燈與100W的白熾燈亮度相同；并且LED燈的使用壽命長(zhǎng)、沒有紫/紅外線輻射；
（2）由P=UI可得，白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流：
I=$\frac{{P}_{白熾燈}}{{U}_{白熾燈}}$=$\frac{100W}{220V}$≈0.5A；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，兩燈泡正常工作5h消耗的電能：
P_LED=P_LEDt=12W×5×3600s=2.16×10⁵J，
P_白熾燈=P_白熾燈t=100W×5×3600s=1.8×10⁶J，
所以，白熾燈消耗的電能多；
（4）由于白熾燈與LED燈相比，白熾燈消耗的電能，是先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后由燒熱的燈絲再發(fā)光，所以在這個(gè)過程中以熱量和紫/紅外線輻射的形式散發(fā)掉一部分能量，真正轉(zhuǎn)化為光能的是少部分，所以白熾燈發(fā)光效率低；
（5）不計(jì)熱損失，則水吸收的熱量：
Q_吸=W=1.8×10⁶J，
由Q_吸=cm△t可得，水溫度升高的讀數(shù)：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{1.8×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×10kg}$≈42.9℃．
答：（1）LED燈功率低，但12W的LED燈與100W的白熾燈亮度相同，并且LED燈的使用壽命長(zhǎng)、沒有紫/紅外線輻射；
（2）“220V 100W”白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流是0.5A；
（3）通過計(jì)算可知，正常工作5h，白熾燈消耗的電能多；
（4）在發(fā)光過程中以熱量和紫/紅外線輻射的形式散發(fā)掉一部分能量；
（5）可使10kg水溫度升高42.9℃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率、電功和熱量公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵能從表格中得到有用的信息，知道用電器正常工作時(shí)的功率和額定功率相等．