Question

12．為進(jìn)行節(jié)能燈和白熾燈耗能情況的比較研究．
（1）小明和小華打開(kāi)客廳內(nèi)的一盞節(jié)能燈，節(jié)能燈正常發(fā)光．接著他們找到了小明家的電能表，如圖所示，由此可知小明家中的用電器的總功率最大不能超過(guò)8800W．
（2）他們以指示燈某一次閃爍后立即開(kāi)始計(jì)時(shí)，1min中內(nèi)電能表指示燈閃爍了50次，根據(jù)該數(shù)據(jù)可算出小明家電路中電流做功的功率為1000W．
（3）小明感到此結(jié)果與普通節(jié)能燈的功率明顯不符，其原因最可能是C
A．小明家的節(jié)能燈比較特殊，功率很大
B．小明在時(shí)間測(cè)量中存在一定的誤差
C．小明沒(méi)有關(guān)閉其他的用電器
D．小明在計(jì)數(shù)存在錯(cuò)誤
（4）小明解決了研究中存在的問(wèn)題后，再次回到電能表前，仍以指示燈某一次閃爍后立即開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)1min，電能表指示燈還未閃爍，因而無(wú)法計(jì)算節(jié)能燈電功率，于是他們各自提出不同的實(shí)驗(yàn)方案：
小明的方案：測(cè)量3min內(nèi)電能表指示燈閃爍的次數(shù)，計(jì)算出節(jié)能燈的電功率；
小華的方案：測(cè)量電能表指示燈閃爍3次所用時(shí)間，計(jì)算出節(jié)能燈的電功率．
你認(rèn)為小華（選“小明”或“小華”）的方案更合理．
（5）小華按自己方案操作，以指示燈某次閃爍開(kāi)始計(jì)時(shí)，并記為第1次，到指示燈閃爍第4次結(jié)束計(jì)時(shí)，剛好360s，則小明家節(jié)能燈的電功率10W．若該節(jié)能燈與60W的普通白熾燈亮度相同，則該節(jié)能燈與亮度相同的白熾燈相比，可以節(jié)約83.3%的電能．

Answer 1

分析 （1）由電能表的參數(shù)可知，工作電壓和允許通過(guò)的最大電流，根據(jù)P=UI求出用電器的最大總功率；
（2）已知電能表每消耗1kW•h的電能，指示燈閃爍3000次，可求閃爍了50次消耗的電能，又知道工作的時(shí)間，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出電流做功的功率；
（3）節(jié)能燈的功率大約十幾瓦，所以此時(shí)計(jì)算出的結(jié)果為1000W，故相差很大，所以據(jù)實(shí)際情況分析可知，很可能是由于在測(cè)量時(shí)小明沒(méi)有關(guān)閉其他的用電器造成的；
（4）據(jù)實(shí)際情況分析即可判斷；
（5）知道電能表閃爍3次的時(shí)間剛好360s，故結(jié)合電能表的名牌可以計(jì)算出節(jié)能燈的電功率；
根據(jù)W=Pt表示出白熾燈消耗的電能和節(jié)能燈消耗的電能，兩者之差即為節(jié)約的電能，節(jié)約的電能與白熾燈消耗的電能之比即為節(jié)約電能的百分比．

解答 解：（1）由電能表的參數(shù)可知，工作電壓為220V，允許通過(guò)的最大電流為40A，
則用電器的最大總功率：
P_大=UI_大=220V×40A=8800W；
（2）電能表指示燈閃爍了50次，該電燈消耗的電能：
W=50×$\frac{1}{3000}$kW•h=$\frac{1}{60}$kW•h=6×10⁴J，
電流做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{6×1{0}^{4}J}{60s}$=1000W；
（3）因節(jié)能燈的功率大約十幾瓦，
所以此時(shí)計(jì)算出的結(jié)果為1000W，
故相差很大，據(jù)實(shí)際情況分析可知，很可能是由于在測(cè)量時(shí)小明沒(méi)有關(guān)閉其他的用電器造成的，故選C；
（4）據(jù)實(shí)際情況可知，若是節(jié)能燈的功率很小，
所以即使是工作3min，消耗的電能仍然是很少的，有可能閃爍不了幾次，故不好記錄；
而若測(cè)量電能表指示燈閃爍3次所用時(shí)間是比較好記錄的，
所以據(jù)此方法計(jì)算出節(jié)能燈的電功率更合理，故小華的方案更合理；
（5）此時(shí)消耗的電能是：
W′=$\frac{1}{3000}$kW•h×3=$\frac{1}{1000}$kW•h；
此時(shí)節(jié)能燈的電功率：
P′=$\frac{W′}{t′}$=$\frac{\frac{1}{1000}kW•h}{\frac{360}{3600}h}$=0.01kW=10W；
節(jié)能燈泡可以節(jié)約電能的百分比：
η=$\frac{{W}_{白熾燈}-{W}_{節(jié)能燈}}{{W}_{白熾燈}}$×100%
=$\frac{{P}_{白熾燈}t-{P}_{節(jié)能燈}t}{{P}_{白熾燈}t}$×100%
=$\frac{{P}_{白熾燈}-{P}_{節(jié)能燈}}{{P}_{白熾燈}}$×100%
=$\frac{60W-10W}{60W}$×100%
≈83.3%．
故答案為：（1）8800；（2）1000；（3）C；（4）小華；（5）10；83.3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電能表參數(shù)的理解、電能的計(jì)算、電功率的計(jì)算及節(jié)約電能效率的計(jì)算，是一道綜合題，難度較大，能理清題意，并能熟練的利用公式進(jìn)行計(jì)算是解決該題的關(guān)鍵．