Question

LED燈（發(fā)光二極管）具有高亮度、低能耗的優(yōu)點(diǎn)，LED景觀照明技術(shù)使得上海世博園區(qū)的各大場館如夢如幻，陽光谷或繁星點(diǎn)點(diǎn)，或彩虹飄舞，石油館紅橙黃綠，色彩變換無窮．某�？萍蓟顒�(dòng)小組參觀世博會后對LED燈進(jìn)行了以下研究：甲組同學(xué)利用電壓表和電流表測量發(fā)光二極管LED發(fā)光時(shí)的實(shí)際功率，電源為兩節(jié)干電池．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，按照圖甲所示電路圖，將圖丙中的實(shí)物電路圖連接完整（要求滑片向右移二極管變亮）．
（2）該同學(xué)正確地連接電路后，合上開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表的示數(shù)總為3V不變，電流表的讀數(shù)總為0，發(fā)生故障的原因可能是______
A．LED斷路　B．LED短路　 C．電壓表接觸不良　D．變阻器滑片接觸不良
（3）清除故障后，小明將滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)將______（填“增大”、“減小”或“不變”）．當(dāng)P滑到某一位置時(shí)，兩表讀數(shù)如圖乙所示（都選用小量程），則此時(shí)通過該電路的電流為______A，發(fā)光二極管消耗的功率為______W．
如圖甲為一只LED節(jié)能燈，它是用高亮度白色發(fā)光二極管做光源．乙組同學(xué)將額定功率均為15W的普通節(jié)能燈、白熾燈和LED節(jié)能燈，依次接入同一照明電路，分別開燈10min，讓溫度計(jì)的玻璃泡放在距離亮燈大約2cm處，測出各自的溫度．然后，把光敏電阻與電流表按圖乙連成電路（該項(xiàng)光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度成反比），再在暗室中將這三盞燈依次接入同一照明電路，并放在光敏電阻正上方30cm處的同一位置，讀出相應(yīng)的電流．根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)記錄完成下述問題：

（4）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能最多的是______燈．發(fā)光亮度最大的是______燈
（5）從表中數(shù)據(jù)中看出，燈附近的溫度越低，圖乙電路中電流表示數(shù)就越______，這說明燈將電能轉(zhuǎn)化為光能越______．

燈泡類型	溫度	電流表示數(shù)
LED節(jié)能燈	32℃	80mA
白熾燈	70℃	8mA
普通節(jié)能燈	43℃	20mA

（6）15W的LED節(jié)能燈的發(fā)光亮度大約與______W普通節(jié)能燈相當(dāng)．

Answer 1

解：（1）由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器接右下接線柱時(shí)，滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻減小，LED燈電壓變大，燈變亮，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)接右下接線柱，電流表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示；
故答案為：電路圖如圖所示．
（2）合上開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表的示數(shù)總為3V不變，電流表的讀數(shù)總為0，發(fā)生故障的原因可能是：LED斷路，故A正確．
故答案為：A．
（3）由電路圖知，滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，滑動(dòng)變阻器的分壓減小，燈泡分壓增大，電壓表示數(shù)增大；由題意知，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，由圖乙所示電流表可知，電流表分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.08A，電壓表分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2.4V，發(fā)光二極管消耗的功率P=UI=2.4V×0.08A=0.192W．
故答案為：增大；0.08；0.192．
（4）∵在相等的時(shí)間內(nèi)白熾燈使溫度計(jì)示數(shù)上升的最多，故溫度變化的也最多；
∴電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能最多的是白熾燈．
∵電流越大的電路中的電阻越小，
又∵光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度成反比；
∴電流表示數(shù)越大的光照強(qiáng)度越強(qiáng)，
∴由表可知：發(fā)光亮度最大的是LED（LED節(jié)能燈）燈．
故答案為：白熾燈；LED節(jié)能．
（5）從表中數(shù)據(jù)可知：LED節(jié)能燈的溫度最低，而且電流表示數(shù)最大；
電流表示數(shù)越大，電路電阻越小，燈泡的光照強(qiáng)度也越強(qiáng)；
因此燈附近的溫度越低，圖乙電路中電流表示數(shù)就越大，燈將更多的電能轉(zhuǎn)化為光能．
故答案為：大；多．
（6）∵燈越亮，燈產(chǎn)生的熱量越少，溫度越低，光敏電阻阻值越大，電流表示數(shù)越小，
即：亮度與電流表的示數(shù)成正比，
∴相同功率的LED節(jié)能燈是普通節(jié)能燈光照強(qiáng)度的4倍，
∴15W的LED節(jié)能燈的發(fā)光亮度大約與60W普通節(jié)能燈相當(dāng)．
故答案為：60．
分析：（1）根據(jù)圖甲所示電路，連接實(shí)物電路圖，電流表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，注意滑動(dòng)變阻器的接法．
（2）當(dāng)LED燈斷路時(shí)，電路電流為零，電流表示數(shù)為零，電壓表直接接在電源兩端，測電源電壓，示數(shù)為電源電壓3V，據(jù)此分析電路故障原因．
（3）根據(jù)電路圖判斷滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值如何變化，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)判斷電壓表示數(shù)如何變化；由圖乙所示電表確定電表分度值，讀出電表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡功率．
（4）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多說明在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多，溫度變化量大，據(jù)此即可判斷哪個(gè)燈電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能最多；比較亮度可以比較光照的強(qiáng)度，光照強(qiáng)度與光敏電阻的阻值有關(guān)，阻值的大小可以由電流表的示數(shù)來判定．
（5）從表中的數(shù)據(jù)直接能夠讀出溫度與電流表示數(shù)的關(guān)系，再根據(jù)電流表示數(shù)與電阻關(guān)系，以及電阻與光照強(qiáng)度即可判定出電能轉(zhuǎn)化成光能的關(guān)系．
（6）從上面的分析可知：亮度與電流表的示數(shù)成正比；則由表中的電流表的示數(shù)即可判定出亮度的關(guān)系．
點(diǎn)評：本題考查了連接電路圖、電路故障分析、電表讀數(shù)、求功率、考查學(xué)生對電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的掌握情況等問題，在做題時(shí)一定要善于抓住題目提供的信息（比如光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度成反比的信息）從信息入手逐步去分析并解決問題．