Question

9．節(jié)能燈的使用已經(jīng)越來(lái)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(jì)？圍繞以上疑問(wèn)，某同學(xué)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查到了以下相關(guān)資料：
Ⅰ．有如圖1所示標(biāo)識(shí)的節(jié)能燈才符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)能評(píng)價(jià)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(shí)和8000小時(shí)；
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(shí)發(fā)光效果相當(dāng)；
Ⅳ．節(jié)能燈的發(fā)光原理和日光燈較為接近都是通過(guò)紫外線激發(fā)燈管內(nèi)壁的熒光粉涂層來(lái)達(dá)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(shí)，過(guò)厚的熒光粉涂層會(huì)反過(guò)來(lái)吸收可見(jiàn)光而影響亮度．
請(qǐng)結(jié)合以上資料，完成下列問(wèn)題：
（1）節(jié)能標(biāo)識(shí)是一種符號(hào)（填“模型”或“符號(hào)”）．
（2）若電價(jià)為0.5元/kw•h，用一只“220V 12W”的節(jié)能燈（價(jià)格為11元/只）替代一只“220V 60W”的白熾燈（價(jià)格為2元/只），則節(jié)能燈只要工作多少小時(shí)以上，就能做到既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)？
（3）“220V 12W“的節(jié)能燈正常工作時(shí)的電流是多少？“220V 60W”的白熾燈正常工作時(shí)的電阻是多大？（4）結(jié)合資料Ⅳ，為了使燈管中熒光粉達(dá)到一定的量，且涂層不至于過(guò)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(guò)增加燈管的長(zhǎng)度來(lái)增大亮度，同時(shí)可以時(shí)節(jié)能燈的尺寸不會(huì)過(guò)大．

Answer 1

分析 （1）節(jié)能標(biāo)志是一種符號(hào)．
（2）燈的成本等于燈消耗電能的電費(fèi)和燈泡的價(jià)格之和．
①求出時(shí)間t內(nèi)使用使用白熾燈的成本；
②求出時(shí)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(shí)間t，該時(shí)間t就是使用節(jié)能燈合算的最少時(shí)間．
（3）由P=UI計(jì)算節(jié)能燈正常工作時(shí)的電流；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算白熾燈正常工作時(shí)的電阻；
（4）為了使燈管中熒光粉達(dá)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(gè)沒(méi)有封閉的圓的中心類(lèi)似一個(gè)節(jié)約的節(jié)字，外面的是e，能源的英語(yǔ)是energy，這里用e表示能源，所以指節(jié)能標(biāo)志，是一種符號(hào)．
（2）①白熾燈功率：60W=0.06kW，
時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(dá)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(lái)增大燈管的長(zhǎng)度來(lái)增大亮度．
答：（1）符號(hào)；
（2）節(jié)能燈只要工作375h以上，就能做到既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)；
（3）節(jié)能燈正常工作時(shí)的電流是0.055A，“220V 60W”的白熾燈正常工作時(shí)的電阻是908.7Ω；
（4）長(zhǎng)度；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了電功的計(jì)算和燈的使用成本的計(jì)算等內(nèi)容，解決本題的關(guān)鍵是：利用兩種燈泡成本相等找出使用時(shí)間．