浙教版科学中考集训：7.2 电功与电功率-实验探究 电机 间断性工作等问题（含解析）
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| 名称 | 浙教版科学中考集训：7.2 电功与电功率-实验探究 电机 间断性工作等问题（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 251.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-13 09:38:43 | ||
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文档简介
中考特训7 电功与电功率
7.2 实验探究、电机、间断性工作等问题
重难考点清单
电能表
测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表
1度 = 1kW.h = 3.6x106J
额定电压与额定功率
分别是用电器在正常工作时的电压与消耗的功率
当U实=U额时，P实=P额
当U实>U额时，P实>P额
当U实 即实际电压越大，功率越大，灯泡越亮
注意：一般题目解题时，电阻不变，因此利用U额、P额求电阻，再利用实际电压求实际功率
但关于小灯泡解题时，要考虑实际电阻随温度改变
三、电功率与电压电流的关系
适用于任何电路：P=UI
只适合纯电阻电路：P=I2R P=U2/R
四、焦耳定律（纯电阻电路）：Q=I2Rt
非纯电阻电路：P=UI
五、伏安法测量小灯泡电功率
原理及设计图
实验操作：断开开关连接电路，变阻器滑到最大值；闭合开关，调节变阻器使电压表到正常工作电压，记录电压表电流表值观察亮度；重复操作多次改变电压，记录数据观察亮度
1．小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡1（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为________（填“R1”或“R2”）的滑动变阻器；
（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；
（5）小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0， 只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 ???????。
A.两种方案都能?B.两种方案都不能?C.丙方案能，丁方案不能?D.丙方案不能，丁方案能
【答案】（1） （2）R2 （3）灯泡（或电压表）短路 （4）0.625；小灯泡的电阻受温度的影响 （5）B
【解析】（1）电压表应与小灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V ，电压表选用0~3V量程；电流表应串联在电路中，灯丝电阻约为10Ω，灯泡正常发光时电路中电流约为0.25A， 应选用0~0.6A量程，连接电路图 （2）实验时，滑动变阻器应分得的电压U滑＝U－U额＝6V－2.5V＝3.5V， 灯泡正常发光时电路中电流的为I＝0.25A ，变阻器的阻值至少为14，即应选用滑动变阻器R2（50Ω 0.5A）； （3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路，根据小灯泡始终不发光，电压表无示数，可能是 灯泡或电压表短路，电流没有通过灯泡和电压表； （4）由图象可知，灯泡两端的电压为U额＝2.5V时，通过的电流为I＝0.25A，灯泡的额定功率：P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W ；灯泡电阻受温度的影响，所以灯丝的电阻是变化的； （5）图丙中 , 无论开关接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光 , 此方案不能测定小灯泡的额定电功率; 图丁中, R0、小灯泡、变阻器三者串联，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为额定电压，所以两种方案都不能测出小灯的额定电功率，B符合题意 。
2、在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A“，小灯泡的额定电压U额=2.5V，额定功率小于1.2W，两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R0可供选择。
（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。
（2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为 W。
（3）分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而 。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0＝ Ω的定值电阻。
（4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 ；
②滑片不动，再将开关S1，拨至“2”，读出电压表示数为U0；
③小灯泡的额定功率：P额＝ 。（用U额、U0、R0表示）
若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
答案：（1）
（2）1.05 （3）增大； 10 （4）①5.5V ③U额?U0/R0； 偏小
3．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能．已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦．物体上升20s的过程中．(g取10N/Kg)，求：
（1）电压表读数；
（2）电流通过线圈产生的热量；
（3）提升物体的有用功；
（4）电动机工作效率．
【答案】（1）30伏（2）120焦耳（3）1080焦耳 （4）90%
4.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压220V，额定功率605W．问：
（1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
（3）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案】（1）5.04×105J； 5.445×105J；（2）500W；（3）8W。
5．在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求：
(1)30min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
【答案】 (1)W1＝P1t1＝660W×10×60s＝3.96×105J，
W2＝P2t2＝220W×20×60s＝2.64×105J，
W总＝W1＋W2＝3.96×105J＋2.64×105J＝6.6×105J。
(2)由题分析可知，当P＝220W时，只有电阻R1接入电路。通过电阻R1的电流I＝＝＝1A。
(3)R2接入电路时其功率P＝660W－220W＝440W，由P＝UI、I＝得，P＝，R2＝＝＝110Ω。
6.某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为 6 伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0 为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点________接通。（选填“1 和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2 和 3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为 Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/25；求：
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
【答案】（1）3和4 （2）①32.4 焦 ②48欧
【解析】（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点3和4接通。 （2）①观察图乙可知，指示灯每工作1.5s，正常工作0.5s，微弱发光1s， 那么指示灯工作30s中，正常发光10s，微弱发光20s， 指示灯正常发光消耗电能：W1=P1t1=3W×10s=30J； 指示灯微弱发光的功率：； 指示灯微弱发光消耗电能：W2=P2t2=0.12W×20s=2.4J； 指示灯工作30s消耗的电能：W总=W1+W2=30J+2.4J=32.4J； ②灯泡的电阻 ；灯泡微弱发光时的电流为： ； 电路的总电阻为： ；定值电阻的阻值：。
7、小明的妈妈为了改善早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸。下表是这个豆浆机的主要技术参数；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。 请解答下列问题： ①豆浆机正常工作时的最大电流是多大？ ②豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？ ③在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“2400r/kW·h”字样的电能表转盘在2min内转过了80转。此时电路的实际电压是多大？
【答案】解：①已知最大功率P1=1210W，所以正常工作时的最大电流： ． 答：正常工作时的最大电流为5.5A． ②由图象可知，豆浆机正常工作一次电热管工作时间t1=9min， 电动机工作时间t2=2min，豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能：W=P1t1+P2t2=1210W×9×60s+120W×2×60s=667800J． 答：豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是667800J． ③豆浆机1min内消耗的电能 W=60000J， 豆浆机实际功率： P=1000W，电热管电阻： R=40Ω，电路实际电压：U=200V． 答：此时电路的实际电压是200V．
8.某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。
（1）高档加热时，开关S应旋至触点________（选填“ab”、“be”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹饪共消耗多少电能?
（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？
（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。
【答案】（1）cd （2）解：W1=P1t1=0.44kW×1h=0.44kWh W2=P2t2=0.1kW×5h=0.5kWh W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh
（3）解：高档加热时R1 =110Ω 低档加热时R1+R2=484Ω, R2=484Ω-110Ω=374Ω （4）解：电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间；加热时间短，散失到空气中的热量少，能量利用率高，所以更省电。
7.2 实验探究、电机、间断性工作等问题
重难考点清单
电能表
测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表
1度 = 1kW.h = 3.6x106J
额定电压与额定功率
分别是用电器在正常工作时的电压与消耗的功率
当U实=U额时，P实=P额
当U实>U额时，P实>P额
当U实
注意：一般题目解题时，电阻不变，因此利用U额、P额求电阻，再利用实际电压求实际功率
但关于小灯泡解题时，要考虑实际电阻随温度改变
三、电功率与电压电流的关系
适用于任何电路：P=UI
只适合纯电阻电路：P=I2R P=U2/R
四、焦耳定律（纯电阻电路）：Q=I2Rt
非纯电阻电路：P=UI
五、伏安法测量小灯泡电功率
原理及设计图
实验操作：断开开关连接电路，变阻器滑到最大值；闭合开关，调节变阻器使电压表到正常工作电压，记录电压表电流表值观察亮度；重复操作多次改变电压，记录数据观察亮度
1．小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡1（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为________（填“R1”或“R2”）的滑动变阻器；
（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；
（5）小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0， 只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 ???????。
A.两种方案都能?B.两种方案都不能?C.丙方案能，丁方案不能?D.丙方案不能，丁方案能
【答案】（1） （2）R2 （3）灯泡（或电压表）短路 （4）0.625；小灯泡的电阻受温度的影响 （5）B
【解析】（1）电压表应与小灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V ，电压表选用0~3V量程；电流表应串联在电路中，灯丝电阻约为10Ω，灯泡正常发光时电路中电流约为0.25A， 应选用0~0.6A量程，连接电路图 （2）实验时，滑动变阻器应分得的电压U滑＝U－U额＝6V－2.5V＝3.5V， 灯泡正常发光时电路中电流的为I＝0.25A ，变阻器的阻值至少为14，即应选用滑动变阻器R2（50Ω 0.5A）； （3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路，根据小灯泡始终不发光，电压表无示数，可能是 灯泡或电压表短路，电流没有通过灯泡和电压表； （4）由图象可知，灯泡两端的电压为U额＝2.5V时，通过的电流为I＝0.25A，灯泡的额定功率：P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W ；灯泡电阻受温度的影响，所以灯丝的电阻是变化的； （5）图丙中 , 无论开关接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光 , 此方案不能测定小灯泡的额定电功率; 图丁中, R0、小灯泡、变阻器三者串联，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为额定电压，所以两种方案都不能测出小灯的额定电功率，B符合题意 。
2、在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A“，小灯泡的额定电压U额=2.5V，额定功率小于1.2W，两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R0可供选择。
（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。
（2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为 W。
（3）分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而 。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0＝ Ω的定值电阻。
（4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 ；
②滑片不动，再将开关S1，拨至“2”，读出电压表示数为U0；
③小灯泡的额定功率：P额＝ 。（用U额、U0、R0表示）
若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
答案：（1）
（2）1.05 （3）增大； 10 （4）①5.5V ③U额?U0/R0； 偏小
3．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能．已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦．物体上升20s的过程中．(g取10N/Kg)，求：
（1）电压表读数；
（2）电流通过线圈产生的热量；
（3）提升物体的有用功；
（4）电动机工作效率．
【答案】（1）30伏（2）120焦耳（3）1080焦耳 （4）90%
4.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压220V，额定功率605W．问：
（1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？消耗的电能是多少？[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际功率是多少？
（3）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案】（1）5.04×105J； 5.445×105J；（2）500W；（3）8W。
5．在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求：
(1)30min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
【答案】 (1)W1＝P1t1＝660W×10×60s＝3.96×105J，
W2＝P2t2＝220W×20×60s＝2.64×105J，
W总＝W1＋W2＝3.96×105J＋2.64×105J＝6.6×105J。
(2)由题分析可知，当P＝220W时，只有电阻R1接入电路。通过电阻R1的电流I＝＝＝1A。
(3)R2接入电路时其功率P＝660W－220W＝440W，由P＝UI、I＝得，P＝，R2＝＝＝110Ω。
6.某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为 6 伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0 为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点________接通。（选填“1 和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2 和 3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为 Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/25；求：
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
【答案】（1）3和4 （2）①32.4 焦 ②48欧
【解析】（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点3和4接通。 （2）①观察图乙可知，指示灯每工作1.5s，正常工作0.5s，微弱发光1s， 那么指示灯工作30s中，正常发光10s，微弱发光20s， 指示灯正常发光消耗电能：W1=P1t1=3W×10s=30J； 指示灯微弱发光的功率：； 指示灯微弱发光消耗电能：W2=P2t2=0.12W×20s=2.4J； 指示灯工作30s消耗的电能：W总=W1+W2=30J+2.4J=32.4J； ②灯泡的电阻 ；灯泡微弱发光时的电流为： ； 电路的总电阻为： ；定值电阻的阻值：。
7、小明的妈妈为了改善早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸。下表是这个豆浆机的主要技术参数；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。 请解答下列问题： ①豆浆机正常工作时的最大电流是多大？ ②豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？ ③在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“2400r/kW·h”字样的电能表转盘在2min内转过了80转。此时电路的实际电压是多大？
【答案】解：①已知最大功率P1=1210W，所以正常工作时的最大电流： ． 答：正常工作时的最大电流为5.5A． ②由图象可知，豆浆机正常工作一次电热管工作时间t1=9min， 电动机工作时间t2=2min，豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能：W=P1t1+P2t2=1210W×9×60s+120W×2×60s=667800J． 答：豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是667800J． ③豆浆机1min内消耗的电能 W=60000J， 豆浆机实际功率： P=1000W，电热管电阻： R=40Ω，电路实际电压：U=200V． 答：此时电路的实际电压是200V．
8.某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。
（1）高档加热时，开关S应旋至触点________（选填“ab”、“be”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹饪共消耗多少电能?
（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？
（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。
【答案】（1）cd （2）解：W1=P1t1=0.44kW×1h=0.44kWh W2=P2t2=0.1kW×5h=0.5kWh W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh
（3）解：高档加热时R1 =110Ω 低档加热时R1+R2=484Ω, R2=484Ω-110Ω=374Ω （4）解：电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间；加热时间短，散失到空气中的热量少，能量利用率高，所以更省电。