Question

某校學生宿舍走廊的路燈，原來用一盞“220V  40W”的白熾燈，每晚亮10小時．同學們發現燈泡容易損壞，需要經常更換．后來，學校電工用兩盞“220V  40W”的燈泡串聯后代替原路燈．結果，兩盞燈的亮度比改裝前要暗，但燈泡使用壽命明顯延長．
（1）改裝前，一盞路燈每晚需要消耗多少電能？
（2）改裝后兩燈的總功率是多少？比原來省電還是費電？
（3）小明是一位愛動腦筋的同學，他想：路燈改裝還有沒有更好的方法呢？通過查資料知道有一種“光控開關”--天黑時自動閉合，天亮時自動斷開；還有一種“聲控開關”--有聲音時自動閉合，一分鐘后，若再無聲音就自動斷開．小明利用這兩種開關設計了一個“聰明”的電路：白天路燈不亮，晚上有人走動發出聲音時，路燈自動亮起來．請判斷小明設計的電路圖是

 

．

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定功率和用電時間，根據公式W=Pt可求燈泡每晚消耗的電能．
（2）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據公式R=

U2

P

可求一個燈泡的電阻，再進一步求出串聯燈泡的總電阻，最后根據公式P=

U2

R

求出燈泡消耗的功率．
（3）根據題意可以看出，聲控和光控開關是同時控制電路，只有一個開關閉合，電路不工作．

解答：解：（1）改裝前，一盞路燈每晚需要消耗電能W=Pt=0.04kw×10h=0.4kw?h；
答：改裝前，一盞路燈每晚需要消耗電能0.4kw?h．
（2）每盞燈泡的電阻R=

U2

P

=

(220V)2

40W

=1210Ω；
總電阻R_總=1210Ω+1210Ω=2420Ω；
改裝后兩燈的總功率是P_總=

U2

R總

=

(220V)2

2420Ω

=20W；
∵P_總＜40W
∴省電．
答：改裝后兩燈的總功率是20W，比原來省電．
（3）聲控和光控開關是同時控制電路，可以看出兩開關是串聯的，
故選D．

點評：本題考查電功和電功率的計算以及歐姆定律的應用，關鍵是公式及其變形的應用和單位的換算，難點是求串聯燈泡的電功率，還教育我們要養成節約用電的好習慣．