【分析】
(1) 电水壶是金属外壳用电器,为防止漏电时外壳带电引发触电事故,需使用三线插头,使外壳接地,保障用电安全。
(2) 首先根据电能表参数计算消耗的电能:“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁1200次,据此可算出闪烁120次消耗的电能;再利用$P=\frac{W}{t}$计算电功率,注意时间单位换算;最后根据$Q=W=mq$,变形求出酒精质量,注意单位统一。
(3) 亮度相当说明两灯正常发光时转化的光能功率相同。先算出白炽灯的有用光能功率,再结合LED灯的额定功率,利用效率公式求出LED灯的发光效率。
【解析】
(1) 电水壶属于金属外壳用电器,为了用电安全,应使用三线插头,将金属外壳接地,避免漏电时发生触电事故。
(2) ① 电能表参数“1200 imp/(kW·h)”表示每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁1200次,因此闪烁120次消耗的电能:
$W = \frac{120\ \mathrm{imp}}{1200\ \mathrm{imp/(kW·h)}} = 0.1\ \mathrm{kW·h}$
② 工作时间$t = 6\ \mathrm{min} = \frac{6}{60}\ \mathrm{h} = 0.1\ \mathrm{h}$,电水壶的电功率:
$P = \frac{W}{t} = \frac{0.1\ \mathrm{kW·h}}{0.1\ \mathrm{h}} = 1\ \mathrm{kW} = 1000\ \mathrm{W}$
③ 消耗的电能$W = 0.1\ \mathrm{kW·h} = 0.1×3.6×10^6\ \mathrm{J} = 3.6×10^5\ \mathrm{J}$,由$Q = W = mq_{酒精}$得,酒精的质量:
$m = \frac{W}{q_{酒精}} = \frac{3.6×10^5\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}} = 0.012\ \mathrm{kg} = 12\ \mathrm{g}$
(3) 因两灯正常发光时亮度相当,所以它们转化的光能功率相等。
白炽灯的有用光能功率:$P_{有1} = P_{额1}×η_1 = 60\ \mathrm{W}×12\% = 7.2\ \mathrm{W}$
LED灯的发光效率:$η_2 = \frac{P_{有2}}{P_{额2}}×100\% = \frac{7.2\ \mathrm{W}}{8\ \mathrm{W}}×100\% = 90\%$
【答案】
(1) 三
(2) 0.1;1000;12
(3) 90
【知识点】
家庭电路安全用电;电能与电功率计算;热值与效率计算
【点评】
本题综合考查家庭电路安全用电常识、电能表的使用、电功率计算、热值计算以及发光效率的计算,知识点覆盖广,需要学生熟练掌握相关公式的应用及单位换算,注重理论联系实际,体现物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.6