Question

9．节能灯的使用已经越来越普遍，与普通白炽灯相比，节能灯的节能效果如何？使用节能灯是否经济？围绕以上疑问，某同学通过网络查到了以下相关资料：
Ⅰ．有如图1所示标识的节能灯才符合国家标准中节能评价的要求；
Ⅱ．白炽灯和节能灯的平均使用寿命分别为2000小时和8000小时；
Ⅲ．一只“220V 12W”的节能灯与一只“220V 60W”的白炽灯在正常工作时发光效果相当；
Ⅳ．节能灯的发光原理和日光灯较为接近都是通过紫外线激发灯管内壁的荧光粉涂层来达到发光的目的．节能灯的亮度是由被激发的荧光粉的量决定的，而一定功率的节能灯只能激发一定量的荧光粉．同时，过厚的荧光粉涂层会反过来吸收可见光而影响亮度．
请结合以上资料，完成下列问题：
（1）节能标识是一种符号（填“模型”或“符号”）．
（2）若电价为0.5元/kw•h，用一只“220V 12W”的节能灯（价格为11元/只）替代一只“220V 60W”的白炽灯（价格为2元/只），则节能灯只要工作多少小时以上，就能做到既节能又经济？
（3）“220V 12W“的节能灯正常工作时的电流是多少？“220V 60W”的白炽灯正常工作时的电阻是多大？（4）结合资料Ⅳ，为了使灯管中荧光粉达到一定的量，且涂层不至于过厚，通常把节能灯做成U形或螺旋形（如图2），目的是在灯管管径不变的条件下，通过增加灯管的长度来增大亮度，同时可以时节能灯的尺寸不会过大．

Answer 1

分析 （1）节能标志是一种符号．
（2）灯的成本等于灯消耗电能的电费和灯泡的价格之和．
①求出时间t内使用使用白炽灯的成本；
②求出时间t内使用节能灯的成本；
③求出使用两种灯的成本相等的时间t，该时间t就是使用节能灯合算的最少时间．
（3）由P=UI计算节能灯正常工作时的电流；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算白炽灯正常工作时的电阻；
（4）为了使灯管中荧光粉达到一定的量，就必需要增加灯管内壁的表面积．

解答 解：
（1）一个没有封闭的圆的中心类似一个节约的节字，外面的是e，能源的英语是energy，这里用e表示能源，所以指节能标志，是一种符号．
（2）①白炽灯功率：60W=0.06kW，
时间t内，使用白炽灯的成本是：0.06kW×t×0.5元/kw•h+2元；
②节能灯功率：12W=0.012kW，
时间t内，使用节能灯的成本是：0.012kW×t×0.5元/kw•h+11元；
③使用两种灯的成本相等的时间t，
0.06kW×t×0.5元/kw•h+2元=0.012kW×t×0.5元/kw•h+11元，
解得：t=375h；
（3）由P=UI可得，节能灯正常工作时的电流：
I_节能灯=$\frac{{P}_{节能灯}}{U}$=$\frac{12W}{220V}$≈0.055A，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，白炽灯正常工作时的电阻：
R_白炽灯=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{白炽灯}}$=$\frac{（220V）^{2}}{60W}$≈908.7Ω；
（4）为了使灯管中荧光粉达到一定的量，就必需要增加灯管内壁的表面积，而在灯管管径不变的条件下，通常把节能灯做成U形或螺旋形，来增大灯管的长度来增大亮度．
答：（1）符号；
（2）节能灯只要工作375h以上，就能做到既节能又经济；
（3）节能灯正常工作时的电流是0.055A，“220V 60W”的白炽灯正常工作时的电阻是908.7Ω；
（4）长度；

点评 本题主要考查了电功的计算和灯的使用成本的计算等内容，解决本题的关键是：利用两种灯泡成本相等找出使用时间．