Question

9．節(jié)能燈的使用已經(jīng)越來越普遍，與普通白熾燈相比，節(jié)能燈的節(jié)能效果如何？使用節(jié)能燈是否經(jīng)濟？圍繞以上疑問，某同學通過網(wǎng)絡查到了以下相關資料：
Ⅰ．有如圖1所示標識的節(jié)能燈才符合國家標準中節(jié)能評價的要求；
Ⅱ．白熾燈和節(jié)能燈的平均使用壽命分別為2000小時和8000小時；
Ⅲ．一只“220V 12W”的節(jié)能燈與一只“220V 60W”的白熾燈在正常工作時發(fā)光效果相當；
Ⅳ．節(jié)能燈的發(fā)光原理和日光燈較為接近都是通過紫外線激發(fā)燈管內(nèi)壁的熒光粉涂層來達到發(fā)光的目的．節(jié)能燈的亮度是由被激發(fā)的熒光粉的量決定的，而一定功率的節(jié)能燈只能激發(fā)一定量的熒光粉．同時，過厚的熒光粉涂層會反過來吸收可見光而影響亮度．
請結合以上資料，完成下列問題：
（1）節(jié)能標識是一種符號（填“模型”或“符號”）．
（2）若電價為0.5元/kw•h，用一只“220V 12W”的節(jié)能燈（價格為11元/只）替代一只“220V 60W”的白熾燈（價格為2元/只），則節(jié)能燈只要工作多少小時以上，就能做到既節(jié)能又經(jīng)濟？
（3）“220V 12W“的節(jié)能燈正常工作時的電流是多少？“220V 60W”的白熾燈正常工作時的電阻是多大？（4）結合資料Ⅳ，為了使燈管中熒光粉達到一定的量，且涂層不至于過厚，通常把節(jié)能燈做成U形或螺旋形（如圖2），目的是在燈管管徑不變的條件下，通過增加燈管的長度來增大亮度，同時可以時節(jié)能燈的尺寸不會過大．

Answer 1

分析 （1）節(jié)能標志是一種符號．
（2）燈的成本等于燈消耗電能的電費和燈泡的價格之和．
①求出時間t內(nèi)使用使用白熾燈的成本；
②求出時間t內(nèi)使用節(jié)能燈的成本；
③求出使用兩種燈的成本相等的時間t，該時間t就是使用節(jié)能燈合算的最少時間．
（3）由P=UI計算節(jié)能燈正常工作時的電流；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算白熾燈正常工作時的電阻；
（4）為了使燈管中熒光粉達到一定的量，就必需要增加燈管內(nèi)壁的表面積．

解答 解：
（1）一個沒有封閉的圓的中心類似一個節(jié)約的節(jié)字，外面的是e，能源的英語是energy，這里用e表示能源，所以指節(jié)能標志，是一種符號．
（2）①白熾燈功率：60W=0.06kW，
時間t內(nèi)，使用白熾燈的成本是：0.06kW×t×0.5元/kw•h+2元；
②節(jié)能燈功率：12W=0.012kW，
時間t內(nèi)，使用節(jié)能燈的成本是：0.012kW×t×0.5元/kw•h+11元；
③使用兩種燈的成本相等的時間t，
0.06kW×t×0.5元/kw•h+2元=0.012kW×t×0.5元/kw•h+11元，
解得：t=375h；
（3）由P=UI可得，節(jié)能燈正常工作時的電流：
I_{節(jié)能燈}=$\frac{{P}_{節(jié)能燈}}{U}$=$\frac{12W}{220V}$≈0.055A，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，白熾燈正常工作時的電阻：
R_白熾燈=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{白熾燈}}$=$\frac{（220V）^{2}}{60W}$≈908.7Ω；
（4）為了使燈管中熒光粉達到一定的量，就必需要增加燈管內(nèi)壁的表面積，而在燈管管徑不變的條件下，通常把節(jié)能燈做成U形或螺旋形，來增大燈管的長度來增大亮度．
答：（1）符號；
（2）節(jié)能燈只要工作375h以上，就能做到既節(jié)能又經(jīng)濟；
（3）節(jié)能燈正常工作時的電流是0.055A，“220V 60W”的白熾燈正常工作時的電阻是908.7Ω；
（4）長度；

點評 本題主要考查了電功的計算和燈的使用成本的計算等內(nèi)容，解決本題的關鍵是：利用兩種燈泡成本相等找出使用時間．