Question

小明一家计划期末考试结束后到乌龙洞旅游，于是爸爸买回一种新式手电筒。它的前端有3颗发光灯，能发出耀眼的白光，老板说那是3颗并联关系的高亮度发光二极管。想起爷爷有一个老式的手电，小明想到：可否做一个调查，对二者作对比研究呢？结果，小明收集到以下一些资料：
A、爷爷的手电需要三节干电池（每节电压为1.5V）供电，更换××牌新电池后可连续正常发光3小时；采用白炽灯泡，发光时灯丝温度很高，正常工作电流约为0.3A；灯泡使用寿命约为50小时，为方便更换，灯头采用螺旋式。
B、爸爸的新手电使用二节干电池供电，但发光时亮度比爷爷的老手电要亮得多；更换××牌新电池后可连续发光20小时；发光二极管属冷光源，正常发光时温度几乎不升高（接近室温），所以其使用寿命极高，可达10万小时；另外，抗震能力强，电光转换效率（电流通过电灯时，转化成的光能在所消耗的电能中占的百分比）高也是其显著特征；灯泡被直接焊接在一小块电路板上。
①爷爷的手电筒的额定工作电压是        V；
②经过比较，两种手电除开灯泡及其连接不同外，其他电路一样，请在右边方框内帮天翔画出他家新买的手电的电路图（框内已画出了发光二极管的符号）。
③发光二极管手电有许多优点，如：抗震能力强、使用寿命高、电光转换效率高、              。
④比较而言，老式手电的灯泡寿命很低，主要因为                                          。

⑤新式手电为什么将灯泡焊接在电路板上，而不采用螺旋式灯头呢？                         。

Answer 1

①4.5, ②并联, ③亮度高/节能/灯泡不需频繁更换（答到其中之一即可）
④发光时灯丝温度很高, ⑤灯丝使用寿命长，无需频繁更换

试题分析：三节干电池串联的电池组的电压为各节电池电压之和。三个发光二极管并联，开关控制干路。
由题目所给信息中可以获得发光二极管手电的优点。老式手电的灯泡寿命很低，由题目所给信息可知是因为发光时灯丝温度很高。新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上，而不采用螺旋式灯头。已知老式手电的电源电压和工作电流以及通电时间，根据公式W=UIt可求灯泡正常发光所消耗的电能，进一步求出一节干电池所储存的电能。
三节干电池串联后的电压为1.5V×3=4.5V．开关控制干路，三个二极管并联，注意的是二极管的正负不能接错，因为二极管具有单向导电性．如图：
发光二极管手电的优点有节能、亮度高、灯泡不需频繁更换。由题目所给信息可知发光时，老式手电的灯泡灯丝温度高，灯丝容易熔断。新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上。
点评：本题考查电功的计算和根据题意设计电路图，关键是能从题目所给信息中找到有用的数据，这是本题的重点，难点是根据题意画电路图。