Question

1．现代家庭部分高清超平彩电采用LED技术，LED是发光二极管的简称．在照明应用上，实验室通过实验发现某种LED灯和某种白炽灯在正常工作时有关数据如下表所示：
（1）该LED灯正常工作时的电流是多少？每天都正常工作10h，使用该LED灯比使用该白炽灯可节约的电能为多少？
（2）若以一个这种LED灯一天省电0.84kW•h计算，这些电能可将多少千克的水从20℃加热到100℃？已知1kW•h=3.6×10⁶J；c_水=4.2×10³J/（kg•℃）．

二种灯	LED灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24V	220V
响应时间	10-9s	10-3s
额定功率	12W	100W

Answer 1

分析 （1）LED灯正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出其工作电流，白炽灯的功率减去LED灯的功率即为节约电能的功率，根据W=Pt求出每天都正常工作10h可节约的电能；
（2）知道节省的电能即为水吸收的热量，又知道水的初温、末温和比热容，根据Q_吸=cm（t₂-t₁）求出可加热水的质量．

解答 解：（1）由P=UI得，该LED灯正常工作时的电流：
I=$\frac{{P}_{LED}}{{U}_{LED}}$=$\frac{12W}{24V}$=0.5A，
使用该LED灯比使用该白炽灯可节约电能的功率：
△P=P_白炽灯-P_LED=100W-12W=88W=0.088kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，10小时节约的电能：
W=△Pt=0.088W×10h=0.88kW•h；
（2）一个LED灯一天省的电能：
W′=0.84kW•h=3.024×10⁶J，
由W′=Q_吸=cm（t₂-t₁）可得，节约电能可加热水的质量：
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）该LED灯正常工作时的电流是0.5A；每天都正常工作10h，使用该LED灯比使用该白炽灯可节约0.88kW•h的电能；
（2）若以一个这种LED灯一天省电0.84kW•h计算，这些电能可将9kg的水从20℃加热到100℃．

点评 本题考查了电功率公式、电功公式、吸热公式的应用，从表格中获取有用的信息是关键，要注意1kW•h=3.6×10⁶J．