Question

1．現代家庭部分高清超平彩電采用LED技術，LED是發光二極管的簡稱．在照明應用上，實驗室通過實驗發現某種LED燈和某種白熾燈在正常工作時有關數據如下表所示：
（1）該LED燈正常工作時的電流是多少？每天都正常工作10h，使用該LED燈比使用該白熾燈可節約的電能為多少？
（2）若以一個這種LED燈一天省電0.84kW•h計算，這些電能可將多少千克的水從20℃加熱到100℃？已知1kW•h=3.6×10⁶J；c_水=4.2×10³J/（kg•℃）．

二種燈	LED燈	白熾燈
發光原理	二極管發光	鎢絲高溫發光
額定電壓	24V	220V
響應時間	10-9s	10-3s
額定功率	12W	100W

Answer 1

分析 （1）LED燈正常工作時的功率和額定功率相等，根據P=UI求出其工作電流，白熾燈的功率減去LED燈的功率即為節約電能的功率，根據W=Pt求出每天都正常工作10h可節約的電能；
（2）知道節省的電能即為水吸收的熱量，又知道水的初溫、末溫和比熱容，根據Q_吸=cm（t₂-t₁）求出可加熱水的質量．

解答 解：（1）由P=UI得，該LED燈正常工作時的電流：
I=$\frac{{P}_{LED}}{{U}_{LED}}$=$\frac{12W}{24V}$=0.5A，
使用該LED燈比使用該白熾燈可節約電能的功率：
△P=P_白熾燈-P_LED=100W-12W=88W=0.088kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，10小時節約的電能：
W=△Pt=0.088W×10h=0.88kW•h；
（2）一個LED燈一天省的電能：
W′=0.84kW•h=3.024×10⁶J，
由W′=Q_吸=cm（t₂-t₁）可得，節約電能可加熱水的質量：
m=$\frac{W′}{c（{t}_{2}-{t}_{1}）}$=$\frac{3.024×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=9kg．
答：（1）該LED燈正常工作時的電流是0.5A；每天都正常工作10h，使用該LED燈比使用該白熾燈可節約0.88kW•h的電能；
（2）若以一個這種LED燈一天省電0.84kW•h計算，這些電能可將9kg的水從20℃加熱到100℃．

點評 本題考查了電功率公式、電功公式、吸熱公式的應用，從表格中獲取有用的信息是關鍵，要注意1kW•h=3.6×10⁶J．