Question

（2010?靖江市模擬）每個(gè)家庭都需要照明，目前市場上有白熾燈，三基色熒光燈（又稱電子節(jié)能燈），如圖所示．究竟選擇哪一種好呢？某中學(xué)“STS”研究小組的同學(xué)進(jìn)行了系列調(diào)查研究：
（1）白熾燈是家中最常用的照明燈泡，它是利用

電流的熱效應(yīng)

來工作的．白熾電燈燈絲熱到白熾狀態(tài)（物體溫度達(dá)到1700℃以上發(fā)白光，這種狀態(tài)叫白熾狀態(tài)），發(fā)出明亮的光．白熾燈的燈絲是選用鎢，理由是鎢的

熔點(diǎn)高

．查資料得知：三基色熒光燈工作原理是利用高頻電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的高頻電壓去點(diǎn)燃熒光燈．
（2）了解到在正常工作時(shí)，60W的白熾燈與11W的三基色熒光燈的發(fā)光效果相當(dāng)，他們收集了有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

	額定電壓 （V）	額定功率 （W）	壽命 （h）	售 價(jià) （元/只）	電費(fèi) （元/度）
白熾燈	220	60	1000	1.5	0.5
三基色熒光燈	220	11	5000	18	0.5

“220V 60W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)，通過它的電流強(qiáng)度約為多少？小組同學(xué)測量出在常溫下燈絲的電阻約80Ω．則該白熾燈剛開始工作時(shí)的電功率是多大？根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)分析，說說白熾燈為什么不宜頻繁開閉？
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，若需照明5000h，使用60W白熾燈和11W節(jié)能燈的成本加電費(fèi)分別是多少？從“經(jīng)濟(jì)”角度考慮，你會(huì)選擇哪種燈？

Answer 1

分析：（1）白熾燈通過燈絲發(fā)熱從而發(fā)光，利用了電流的熱效應(yīng)；白熾電燈的燈絲一般選用熔點(diǎn)高的鎢絲制成．
（2）由銘牌可知白熾燈的工作電壓、額定功率，根據(jù)I=

P

U

求出正常發(fā)光時(shí)的電流強(qiáng)度；已知常溫下燈絲的電阻，根據(jù)P=

U2

R

求出剛開始工作時(shí)的電功率，從而白熾燈為什么不宜頻繁開閉；
（3）根據(jù)節(jié)能燈的額定功率和通電時(shí)間，計(jì)算出消耗電能，再算出電費(fèi)，再加上買節(jié)能燈的費(fèi)用就是一共需要付出的錢；根據(jù)白熾燈的額定功率和通電時(shí)間先計(jì)算白熾燈消耗的電能，再算出所需電費(fèi)，再加上買白熾燈的錢，就是所需要付出的錢；二者進(jìn)行比較作出選擇．

解答：解：（1）白熾電燈是利用電流的熱效應(yīng)制成的；白熾電燈的燈絲是選用鎢絲做的，理由是它的熔點(diǎn)高．
（2）白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流：
I=

P

U

=

60W

220V

≈0.27A．
它剛開啟時(shí)的功率：
P=

U2

R

=

(220V)2

80Ω

=605W．
由P=UI知：燈泡剛開啟的時(shí)候，功率約是正常工作時(shí)的10倍，電流也約是正常工作時(shí)的10倍，
遠(yuǎn)大于額定電流，燈泡容易損壞．頻繁開閉更增加了損壞的幾率．
（3）若需照明5000h，
白熾燈消耗的電能：W=Pt=0.06kW×5000h=300kW?h，
電費(fèi)：300kW?h×0.5元/kW?h=150元；
總費(fèi)用：150元+1.5元×5=157.5元．
節(jié)能燈消耗的電能：W'=P't'=0.011kW×5000h=55kW?h；
電費(fèi)：55kW?h×0.5元/kW?h=27.5元；
總費(fèi)用：27.5元+18元=45.5元．
所以節(jié)能燈的費(fèi)用少，應(yīng)選擇節(jié)能燈．
答：（1）電流的熱效應(yīng)，熔點(diǎn)高；
（2）白熾燈正常發(fā)光時(shí)通過它的電流強(qiáng)度約為0.27A；該白熾燈剛開始工作時(shí)的電功率為605W；燈泡剛開啟的時(shí)候，功率是正常工作時(shí)的10倍，電流也是正常工作時(shí)的10倍，遠(yuǎn)大于額定電流，燈泡容易損壞．頻繁開閉更增加了損壞的幾率所以白熾燈不宜頻繁開閉．
（3）需照明5000h時(shí)使用60W白熾燈和11W節(jié)能燈的成本加電費(fèi)分別是157.5元、45.5元；從“經(jīng)濟(jì)”角度考慮應(yīng)選節(jié)能燈．

點(diǎn)評：本題考查了白熾燈泡的原理、電功率公式的靈活應(yīng)用、燈泡電阻的變化等，涉及的知識點(diǎn)較多；難點(diǎn)是比較節(jié)能燈和白熾燈各自特點(diǎn)和所需費(fèi)用，是一道難題．