Question

18．LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验（其中R₀为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比）其实验步骤如下：
①先把“220V　15W”的普通白炽灯接入灯座．闭合开关S和S₁，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表．
②接着分别把规格相同的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验．

灯泡类型	盒内初温	盒内末温	电流表示数
白炽灯	20℃	78℃	6mA
普通节能灯	20℃	50℃	15mA
LED灯	20℃	35℃	60mA

根据小梦的探究，请回答：
（1）电能转化为内能最多的灯是白炽灯，这是通过观察温度计示数的变化来比较的．
（2）电能转化为光能最多的灯是LED灯，这是通过观察电流表示数的变化来比较的．
（3）LED灯的发光效率较高（填“高”或“低”）．
（4）综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与150W的白炽灯发光亮度相当．

Answer 1

分析 转换法是中学物理中一种重要的研究方法，可以借助某些物体的特性规律来研究看不到或不易测量的物理量或规律．
电能转化的内能多少不易测量，所以借助物体温度变化的高低；电能转化的光能的多少借助光对光敏电阻的影响而引起电路中电流的变化的来比较．

解答 解：（1）电能通过灯泡上转化为内能时，会使周围的空气温度升高，根据转换法，用温度计测量空气的温度可知电能转化为内能的多少；即通过观察温度计示数的变化可比较电能转化为内能的多少；
于是比较盒内温度升高最高的是白炽灯，即电能转化为内能最多的是白炽灯．
（2）电能通过灯泡上转化为光能时，灯光照射到光敏电阻上，因其电阻值与光照强度成反比，当光照强度很强时，使光敏电阻的阻值减小，电路中的电流变大；所以电能转化为光能的多少，通过观察电流表示数的变化就可知；
由表格数据中可知：使用LED灯时的电流表的示数最大，表明电能转化为光能最多的是LED灯．
（3）由上可知：在规格相同条件下，LED灯消耗相同的电能，转化成的光能最多，即LED灯的发光效率最高．
（4）分析表中数据可知：
15W的LED灯的发光亮度能使含有光敏电阻的电路中的电流为60mA；
而15W的白炽灯的发光亮度能使含有光敏电阻的电路中的电流为6mA；
则需要与一个LED灯的发光亮度相当的15W的白炽灯的个数是n=$\frac{60mA}{6mA}$=10；
即白炽灯的功率为15W×10=150W．
故答案为：（1）白炽灯；温度计示数的变化；（2）LED灯；电流表示数的变化；（3）高；（4）150．

点评 本题考查学生对实验探究的分析论证能力，注意利用转换法后，光能和内能变化规律与温度计和电流表的示数变化的对应关系．