Question

7．班級(jí)的“物理小博士”，從網(wǎng)上看到“光源發(fā)展的歷史經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代：白熾燈→直管型熒光燈→高效電子節(jié)能燈→LED燈，白熾燈即將退出歷史的舞臺(tái)，LED燈勢(shì)必逐漸取替其它光源”，下表記錄和整理了白熾燈和LED燈部分參數(shù)

	白熾燈	LED燈
額定電壓/V	220	220
額定電功率/W	100	20
電光轉(zhuǎn)化效率	10%	80%
壽命/小時(shí)	1000	10萬(wàn)
成本/元	2	30
使用1000小時(shí)電費(fèi)/元	50	10

（1）計(jì)算表格中正常發(fā)光時(shí)白熾燈與LED燈的電流之比5：1．
（2）目前哈市人口約1064萬(wàn)人，總戶(hù)數(shù)350萬(wàn)戶(hù)，假如每家每戶(hù)晚上需要一只100W燈泡照明5小時(shí)，如果用LED燈替換所有的白熾燈，每天全市人民可節(jié)約的電能是多少kW•h？
（3）LED燈勢(shì)必逐漸取替白熾燈的原因η_白熾燈=10%＜η_LED=80%，LED燈比白熾燈節(jié)約電能，
使用1000小時(shí)兩燈的總費(fèi)用：n_白熾燈=2元+50元=52元＞n_LED=30元+10元=40元，LED燈比白熾燈經(jīng)濟(jì)（省錢(qián)）（以數(shù)據(jù)為依據(jù)）．

Answer 1

分析 （1）白熾燈和LED燈正常工作時(shí)的功率等于額定功率相等，根據(jù)P=UI求出它們正常工作時(shí)的電流之比；
（2）兩燈泡的電功率之差即為用LED燈替換白熾燈時(shí)節(jié)約電能的功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出每天全市人民可節(jié)約的電能；
（3）分析表中電光轉(zhuǎn)化效率和計(jì)算使用1000小時(shí)兩燈的總費(fèi)用得出答案．

解答 解：（1）由P=UI可得，正常發(fā)光時(shí)白熾燈與LED燈的電流之比：
$\frac{{I}_{白熾}}{{I}_{LED}}$=$\frac{\frac{{P}_{白熾}}{U}}{\frac{{P}_{LED}}{U}}$=$\frac{{P}_{白熾}}{{P}_{LED}}$=$\frac{100W}{20W}$=$\frac{5}{1}$；
（2）用LED燈替換白熾燈時(shí)，節(jié)約電能的功率：
P=P_白熾-P_LED=100W-20W=80W=0.08kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，每天全市人民可節(jié)約的電能：
W=Pt=350×10⁴×0.08kW×5h=1.4×10⁶kW•h；
（3）η_白熾燈=10%＜η_LED=80%，LED燈比白熾燈節(jié)約電能，
使用1000小時(shí)兩燈的總費(fèi)用：
n_白熾燈=2元+50元=52元＞n_LED=30元+10元=40元，
LED燈比白熾燈經(jīng)濟(jì)（省錢(qián)）．
答：（1）5：1；
（2）每天全市人民可節(jié)約的電能是1.4×10⁶kW•h；
（3）η_白熾燈=10%＜η_LED=80%，LED燈比白熾燈節(jié)約電能，
使用1000小時(shí)兩燈的總費(fèi)用：n_白熾燈=2元+50元=52元＞n_LED=30元+10元=40元，LED燈比白熾燈經(jīng)濟(jì)（省錢(qián)）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、電功公式的靈活應(yīng)用，會(huì)比較和計(jì)算LED燈勢(shì)必逐漸取替白熾燈的原因是關(guān)鍵．