题目内容

14.2011年开始我国将逐渐淘汰白炽灯,由各种节能灯所代替.LED灯是一种半导体新型节能灯.小明同学用10个相同的LED灯(每个LED灯的额定电压2.5V)并联焊接在一块电路板上,他想测算出每个LED灯正常发光时的功率.
(1)下表是LED球灯(由多个LED灯组成)和白炽灯在正常工作且光照强度相同时的各项数据.根据表格中的信息,请写出LED灯的两个优点:LED灯发光效率较高;人直接接触LED时不会触电.
LED球灯白炽灯
发光原理二极管发光钨丝高温发光
发光效率90%的电能转化为光能20%的电能转化为光能
额定电压24伏220伏
响应时间10-9秒10-3秒
额定功率十几瓦100瓦
(2)小明设计了如图甲所示的电路,并进行了实物连线如图乙所示.同桌同学在检查实物连线线路时,发现有一根导线连接错误.请你在图乙中用“×”标出这根错接的导线,并画出改接后的导线(不能与其他导线交叉).

(3)调节滑动变阻器使LED灯两端的电压为2.5V,此时电流表示数如图丙所示,每个LED灯正常发光时的功率是多少瓦?

分析 (1)认真分析表格中发光原理、额定电压、相应时间、额定功率各项,比较LED和白炽灯的不同之处,便可得出结论.
(2)电压表测的是LED灯两端的电压,电流表测的是LED灯中的电流,而灯与电流表并联了,故灯泡右侧到B点的连线接线错误.
(3)根据电流表的量程和分度值读出LED灯正常发光时的电流,根据P=UI求出10个LED灯正常发光时的功率,进一步求出每个LED灯正常发光时的功率.

解答 解:
(1)LED通过二极管发光,白炽灯的钨丝需要高温发光,所以电能90%转化成光能,发光效率较高;LED的额定电压为24V,低于人的安全电压36V,所以人直接接触不会触电;
(2)由图乙知,电压表串联在电路中,电流表与LED灯并联了,电路板右侧到B点的连线加“×”改为电路板右侧连到开关右侧(或电压表负接线柱)如图所示:

(3)由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以LED灯正常发光时的电流为0.3A;
10个LED灯正常发光时的功率为:P总=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
每个LED灯正常发光时的功率为P=$\frac{1}{10}$P总=$\frac{1}{10}$×0.75W=0.075W.
答:(1)LED灯发光效率较高;人直接接触LED时不会触电;(2)见上图;(3)每个LED灯正常发光时的功率是0.075W.

点评 本题考查了测灯泡功率的实验电路的连接、故障的判断以及功率的计算,关键是电压表和电流表的正确使用.同时本题还考查了对信息的整合能力分析能力.

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