Question

（2013?牡丹江）國(guó)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)的電阻是多少歐？
（3）通過計(jì)算說明，正常工作10h，哪只燈消耗電能多？
（4）分析白熾燈效率低的原因是：

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10h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）知道白熾燈的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=

U2

R

求出電阻的大��；
（3）用電器正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt分析比較即可得出在相同時(shí)間里功率大的消耗電能多．
（4）結(jié)合能量的轉(zhuǎn)化情況分析兩燈的發(fā)光效率．
（5）根據(jù)W=Pt計(jì)算白熾燈正常工作10h消耗的電能，因不計(jì)熱損失，則Q_吸=W，然后根據(jù)Q_吸=cm△t計(jì)算升高度數(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）根據(jù)P=

U2

R

可得，白熾燈的電阻：R=

U 2 額

P額

=

(220V)2

100W

=484Ω；
（3）∵用電器正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt可知：
在相同時(shí)間里功率大的消耗電能多，即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）根據(jù)W=Pt可得，白熾燈正常工作10h消耗的電能為：
W=Pt=100W×10×3600s=3.6×10⁶J．
不計(jì)熱損失，則Q_吸=W=3.6×10⁶J．
根據(jù)Q_吸=cm△t得：
△t=

Q吸

c水m水

=

3.6×106J

4.2×103J/(kg?℃)×10kg

≈85.7℃，
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）白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電阻是484Ω．
（3）白熾燈消耗電能多．
（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85.7℃．

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，是一道較為簡(jiǎn)單的計(jì)算題．