Question

14．電燈是一項偉大的發(fā)明，沒有人能獨享這份榮耀，它經(jīng)歷著如下的“進(jìn)化史”；
    1879年，托馬斯•愛迪生發(fā)明碳絲燈，通電后碳絲溫度高達(dá)2000℃左右，進(jìn)入白熾狀態(tài)而發(fā)光，所以也稱“白熾燈”．
    1910年，美國通用電氣實驗室發(fā)現(xiàn)用鎢絲制造的燈既便宜又明亮．
    1934年，歐文•米蘭爾進(jìn)一步改進(jìn)，將燈絲燒成螺旋形，使發(fā)出的光更明亮．
    20世紀(jì)30年代，人們研制出了熒光燈，利用發(fā)光氣體發(fā)出的光使燈里的涂膜發(fā)亮．它比普通燈溫度低并省電．
     最近，人們還發(fā)明了大功率LED燈，它更省電，壽命更長．
請回答：
（1）為了安全用電，控制燈的開關(guān)必須接在家庭電路的火線上．
（2）如圖，燈絲燒成螺旋形的原因是減少（選填“增加”或“減少”）散熱．
（3）5瓦的LED燈與100瓦的白熾燈正常發(fā)光時的亮度相當(dāng)．若用1只5瓦的LED燈代替100瓦的白熾燈使用4萬小時，請通過計算說明選擇哪種燈比較經(jīng)濟(jì)？
注：目前電費0.53元/千瓦時，其他數(shù)據(jù)如表．

燈的種類	額定功率	使用壽命	市場價格
白熾燈	100瓦	1萬小時	3元/只
LED燈	5瓦	4萬小時	20元/只

Answer 1

分析 （1）開關(guān)的接法：控制用電器的開關(guān)應(yīng)接在火線和燈泡之間；
（2）燈泡是利用電能能夠轉(zhuǎn)化成熱能和光能的原理做成的，把燈絲制成螺旋狀，可以增加電阻的長度，增加了鎢絲的電阻，使得更多的電能能夠轉(zhuǎn)換成熱能；還可以減少燈絲散熱，提高燈絲的溫度；
（3）根據(jù)使用壽命可知需要白熾燈的個數(shù)，進(jìn)而知道白熾燈的費用，然后根據(jù)W=Pt求出白熾燈消耗的電能，進(jìn)而求出白熾燈的電費從而得出使用白熾燈的總費用；同理，再求出使用LED等的總費用，二者進(jìn)行比較即可得出答案．

解答 解：（1）開關(guān)接在火線與電燈之間，當(dāng)開關(guān)斷開時，電路中不但沒有電流通過，
而且電燈與火線斷開連接，防止人發(fā)生觸電事故；故為了安全用電，控制燈的開關(guān)必須接在家庭電路的火線上．
（2）白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的，其工作原理是：電流通過燈絲時產(chǎn)生熱量，螺旋狀的燈絲可以減少熱量散失，并不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達(dá)2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態(tài)時，就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來．
（3）一只白熾燈的使用壽命為1萬小時，則工作4萬小時需要的4只白熾燈，
4只白熾燈需要的費用：4只×3元/只=12元，
白熾燈的功率P=100W=0.1kW，
白熾燈消耗的電能：
W=Pt=0.1kW×40000h=4000kW•h=4000千瓦時，
則電費：0.53元/千瓦時×4000千瓦時=2120元，
使用白熾燈共需要支付費用：12元+2120元=2132元；
LED燈的功率P′=5W=0.005kW，
LED燈消耗的電能：
W′=P′t=0.005kW×40000h=200kW•h=200千瓦時，
則電費：0.53元/千瓦時×200千瓦時=106元，
使用LED燈共需要支付費用：20元+106元=126元＜2132元；
故選擇LED燈比較經(jīng)濟(jì)．
故答案為：（1）火；（2）減少；（3）選擇LED燈比較經(jīng)濟(jì)．

點評 本題以電燈的發(fā)展為背景綜合考查了家庭電路的連接、電功的計算等知識，重點是通過對LED燈和白熾燈數(shù)據(jù)的比較得出有用的信息，學(xué)會應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力，另外，我們在日常生活中一定要注意節(jié)約電能．