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14.電燈是一項偉大的發(fā)明,沒有人能獨享這份榮耀,它經(jīng)歷著如下的“進化史”;
    1879年,托馬斯•愛迪生發(fā)明碳絲燈,通電后碳絲溫度高達2000℃左右,進入白熾狀態(tài)而發(fā)光,所以也稱“白熾燈”.
    1910年,美國通用電氣實驗室發(fā)現(xiàn)用鎢絲制造的燈既便宜又明亮.
    1934年,歐文•米蘭爾進一步改進,將燈絲燒成螺旋形,使發(fā)出的光更明亮.
    20世紀30年代,人們研制出了熒光燈,利用發(fā)光氣體發(fā)出的光使燈里的涂膜發(fā)亮.它比普通燈溫度低并省電.
     最近,人們還發(fā)明了大功率LED燈,它更省電,壽命更長.
請回答:
(1)為了安全用電,控制燈的開關必須接在家庭電路的火線上.
(2)如圖,燈絲燒成螺旋形的原因是減少(選填“增加”或“減少”)散熱.
(3)5瓦的LED燈與100瓦的白熾燈正常發(fā)光時的亮度相當.若用1只5瓦的LED燈代替100瓦的白熾燈使用4萬小時,請通過計算說明選擇哪種燈比較經(jīng)濟?
注:目前電費0.53元/千瓦時,其他數(shù)據(jù)如表.
燈的種類額定功率使用壽命市場價格
白熾燈100瓦1萬小時3元/只
LED燈5瓦4萬小時20元/只

分析 (1)開關的接法:控制用電器的開關應接在火線和燈泡之間;
(2)燈泡是利用電能能夠轉(zhuǎn)化成熱能和光能的原理做成的,把燈絲制成螺旋狀,可以增加電阻的長度,增加了鎢絲的電阻,使得更多的電能能夠轉(zhuǎn)換成熱能;還可以減少燈絲散熱,提高燈絲的溫度;
(3)根據(jù)使用壽命可知需要白熾燈的個數(shù),進而知道白熾燈的費用,然后根據(jù)W=Pt求出白熾燈消耗的電能,進而求出白熾燈的電費從而得出使用白熾燈的總費用;同理,再求出使用LED等的總費用,二者進行比較即可得出答案.

解答 解:(1)開關接在火線與電燈之間,當開關斷開時,電路中不但沒有電流通過,
而且電燈與火線斷開連接,防止人發(fā)生觸電事故;故為了安全用電,控制燈的開關必須接在家庭電路的火線上.
(2)白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的,其工作原理是:電流通過燈絲時產(chǎn)生熱量,螺旋狀的燈絲可以減少熱量散失,并不斷將熱量聚集,使得燈絲的溫度達2000攝氏度以上,燈絲在處于白熾狀態(tài)時,就象燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來.
(3)一只白熾燈的使用壽命為1萬小時,則工作4萬小時需要的4只白熾燈,
4只白熾燈需要的費用:4只×3元/只=12元,
白熾燈的功率P=100W=0.1kW,
白熾燈消耗的電能:
W=Pt=0.1kW×40000h=4000kW•h=4000千瓦時,
則電費:0.53元/千瓦時×4000千瓦時=2120元,
使用白熾燈共需要支付費用:12元+2120元=2132元;
LED燈的功率P′=5W=0.005kW,
LED燈消耗的電能:
W′=P′t=0.005kW×40000h=200kW•h=200千瓦時,
則電費:0.53元/千瓦時×200千瓦時=106元,
使用LED燈共需要支付費用:20元+106元=126元<2132元;
故選擇LED燈比較經(jīng)濟.
故答案為:(1)火;(2)減少;(3)選擇LED燈比較經(jīng)濟.

點評 本題以電燈的發(fā)展為背景綜合考查了家庭電路的連接、電功的計算等知識,重點是通過對LED燈和白熾燈數(shù)據(jù)的比較得出有用的信息,學會應用物理知識解決實際問題的能力,另外,我們在日常生活中一定要注意節(jié)約電能.

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