Question

【题目】阅读短文《第四代电光源﹣LED光源》，并回答问题 近年来，国家鼓励使用LED灯，其发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能，它的主要部分是高亮度白色发光二极管，主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源．
利用如图甲所示的电路可以研究发光二极管的单向导电的特性；首先把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电源正极相连后接入电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，将滑动变阻器滑片从最右端向左调节，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组相关数据并绘制出图乙所示的图象，然后断开S，改变电源的正负极后再闭合，LED处于断电状态．

（1）LED灯主要由硅、砷等材料制成；它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯（高/低）；
（2）在图甲中，闭合开关S，为使LED两端电压不超过3V，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为Ω；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED处于状态．
（3）某个家庭原来全部用白炽灯来照明，平均每月照明用电50kWh，现全部改用LED灯．相同情况下可节能约70%．已知每消耗l度电相当于排入1.1kg的二氧化碳，则改用LED灯后，这个家庭平均每月能减排二氧化碳约kg．

Answer 1

【答案】
（1）半导体；低
（2）75；断开
（3）38.5
【解析】解：（1）由材料可知，发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，所以，LED灯主要由半导体材料制成；节能被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯低；（2）由图甲可知，LED与变阻器R'串联，电压表测LED两端电压；由题可知LED两端电压不超过3V，当ULED=3V时，由乙图可知，电路中的电流I=20mA=0.02A，此时变阻器接入电路的电阻最小， R'两端电压：U'=U﹣ULED=4.5V﹣3V=1.5V，变阻器接入电路的最小阻值：R小= = =75Ω；改变电源的正负极后闭合S，由于LED具有单向导电性，所以LED处于断开状态；（3）全部改用LED灯后节约电能△E=50kWh×70%=35kWh，可减排二氧化碳的质量：△m=△E×1kg/kWh=35kWh×1.1kg/kWh=38.5kg． 所以答案是：（1）半导体；低；（2）75；断开；（3）38.5．
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）．