Question

1．国家大力提倡节能减排，牡丹江管理局各农场纷纷使用LED灯替代白炽灯．某同学收集了LED灯与白炽灯的相关参数：

	LED灯	白炽灯
额定电压	24V	220V
额定电功率	12W	100W
使用寿命	40000h	2000h
紫/红外线辐射	无	有
单价	40元	2元
亮度	正常工作时照明亮度相同

求：（1）由上表你可以获得什么信息：LED灯功率低，但12W的LED灯与100W的白炽灯亮度相同，并且LED灯的使用寿命长、没有紫/红外线辐射．
（2）“220V 100W”白炽灯正常发光时的电流是多少安？（保留1位小数）
（3）通过计算说明，正常工作5h，哪只灯消耗电能多？
（4）分析白炽灯发光效率低的原因是：在发光过程中以热量和紫/红外线辐射的形式散发掉一部分能量．
（5）不计热损失，一只“220V 100W”白炽灯正常工作5h消耗的电能，可使10kg水温度升高多少℃？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃）） （保留1位小数）

Answer 1

分析 （1）根据表格中的数据，找出不同的数据比较得出信息；
（2）白炽灯正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出正常发光时的电流；
（3）根据P=$\frac{W}{t}$求出正常工作5h消耗的电能，然后比较两者消耗电能的多少；
（4）结合能量的转化情况分析两灯的发光效率；
（5）不计热损失，水吸收的热量和灯泡消耗的电能相等，根据Q_吸=cm△t求出水升高的度数．

解答 解：（1）表格中的额定功率不同，使用寿命不同，紫/红外线辐射不同，所以可得信息为：
LED灯功率低，但12W的LED灯与100W的白炽灯亮度相同；并且LED灯的使用寿命长、没有紫/红外线辐射；
（2）由P=UI可得，白炽灯正常发光时的电流：
I=$\frac{{P}_{白炽灯}}{{U}_{白炽灯}}$=$\frac{100W}{220V}$≈0.5A；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，两灯泡正常工作5h消耗的电能：
P_LED=P_LEDt=12W×5×3600s=2.16×10⁵J，
P_白炽灯=P_白炽灯t=100W×5×3600s=1.8×10⁶J，
所以，白炽灯消耗的电能多；
（4）由于白炽灯与LED灯相比，白炽灯消耗的电能，是先转化为内能，然后由烧热的灯丝再发光，所以在这个过程中以热量和紫/红外线辐射的形式散发掉一部分能量，真正转化为光能的是少部分，所以白炽灯发光效率低；
（5）不计热损失，则水吸收的热量：
Q_吸=W=1.8×10⁶J，
由Q_吸=cm△t可得，水温度升高的读数：
△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灯功率低，但12W的LED灯与100W的白炽灯亮度相同，并且LED灯的使用寿命长、没有紫/红外线辐射；
（2）“220V 100W”白炽灯正常发光时的电流是0.5A；
（3）通过计算可知，正常工作5h，白炽灯消耗的电能多；
（4）在发光过程中以热量和紫/红外线辐射的形式散发掉一部分能量；
（5）可使10kg水温度升高42.9℃．

点评 本题考查了电功率、电功和热量公式的灵活应用，关键能从表格中得到有用的信息，知道用电器正常工作时的功率和额定功率相等．