Question

由于白熾燈除了發(fā)光還產(chǎn)生熱量，所以逐漸被稱之為“冷光源”的各種節(jié)能燈代替．白熾燈的功率越大，亮度越大，產(chǎn)生的熱量是否也越多呢？為此，小明設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：使25W白熾燈正常發(fā)光，把溫度計(jì)放在燈泡附近任一位置，觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化；然后換上60W、100W白熾燈重復(fù)上述步驟．通過比較白熾燈使溫度計(jì)示數(shù)的變化，判斷產(chǎn)生的熱量多少．同學(xué)們對小明的方案進(jìn)行了討論，認(rèn)為：
（1）在燈泡附近的范圍內(nèi)，燈泡產(chǎn)生的熱量越多，空氣溫度______，利用溫度計(jì)測溫度變化的方案是可行的；
（2）方案還應(yīng)注意兩個(gè)問題：一是______，二是______；
（3）查相關(guān)資料知，一個(gè)“220V、100W”的燈泡正常工作時(shí)，它的熱效率約60%．那么它正常工作0.5h需要消耗______J的電能，可以產(chǎn)生的熱量約______J．

Answer 1

解：（1）在燈泡附近的范圍內(nèi)，燈泡產(chǎn)生的熱量越多，空氣溫度升高越大，利用溫度計(jì)測溫度變化的方案是可行的．
（2）應(yīng)當(dāng)控制控制溫度計(jì)與燈泡的距離相同和開燈后讀取溫度的時(shí)間間隔要相同，這樣才能比較功率與發(fā)熱量的關(guān)系．
（3）∵P=100W，t=0.5h=1800s，
∴燈泡消耗的電能為：W=Pt=100W×1800s=1.8×10⁵J，
而燈泡的熱效率約60%，
∴燈泡在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量為：Q=Wη=1.8×10⁵J×60%=1.08×10⁵J．
故答案為：（1）升高越大．
（2）溫度計(jì)與燈泡的距離相同，讀取溫度的時(shí)間間隔要相同．
（3）1.8×10⁵、1.08×10⁵．
分析：（1）由于燈泡工作時(shí)要發(fā)熱，故空氣的溫度會(huì)上升，使用溫度計(jì)測量溫度的變化．
（2）由控制變量法知，應(yīng)控制溫度計(jì)到燈的距離和讀數(shù)時(shí)間相等．
（3）知道燈泡的額定功率和燈泡正常工作的時(shí)間，可利用公式W=Pt計(jì)算出燈泡消耗的電能，又知道燈泡的熱效率，從而可以計(jì)算出燈泡在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量．
點(diǎn)評：本題考查了電熱的概念和利用控制變量法研究功率與發(fā)熱量的關(guān)系．控制變量法就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的因素和條件加以人為控制，只改變某個(gè)變量的大小，而保證其它的變量不變，最終解決所研究的問題．在本題中要控制溫度計(jì)到燈的距離和讀數(shù)時(shí)間相等，功率不等．