Question

LED燈是一種新型的環保節能燈，小夢為了探究LED燈與家用普通白熾燈、普通節能燈的發光效率，他用如圖所示的裝置進行了實驗（其中R₀為光敏電阻，其電阻值與光照強度成反比）其實驗步驟如下：

① 先把“220V 15W”的普通白熾燈接入燈座，通過調整，使燈泡與溫度計的玻璃泡距離約為2cm，燈泡與熱敏電阻的距離約為30cm。閉合開關S和S₁，通電10min，分別讀出溫度計和電流表的示數，并填入下表。

②接著分別把標有“220V 15W”的普通節能燈和LED燈接入燈座，重復上述實驗。

根據小夢的探究，請回答：

（1）電能轉化為內能最多的燈是         ，這是通過觀察            來比較的。

（2）電能轉化為光能最多的燈是         ，這是通過觀察          來比較的。

（3）LED燈的發光效率較              （填“高”或“低”）。

（4）設白熾燈的發光亮度與它的電功率成正比，綜合分析表中數據可知，15W的LED燈的發光亮度與         的白熾燈發光亮度相當。

 

Answer 1

【答案】

（1） 白熾燈， 溫度計示數的變化（只要體現出溫度或溫度變化即可得分） ，（2）LED燈，電流表示數的變化 （只要現出電流或電流變化即可得分） （3）高，（4）150W

【解析】

試題分析：（1）電能通過燈泡上轉化為內能時，會使周圍的空氣溫度升高，根據轉換法，用溫度計測量空氣的溫度可知電能轉化為內能的多少；即通過觀察溫度計示數的變化可比較電能轉化為內能的多少；

于是比較盒內溫度升高最高的是白熾燈，即電能轉化為內能最多的是白熾燈．

（2）電能通過燈泡上轉化為光能時，燈光照射到光敏電阻上，因其電阻值與光照強度成反比，當光照強度很強時，使光敏電阻的阻值減小，電路中的電流變大；所以電能轉化為光能的多少，通過觀察電流表示數的變化就可知；

由表格數據中可知：使用LED燈時的電流表的示數最大，表明電能轉化為光能最多的是LED燈．

（3）由上可知：在規格相同條件下，LED燈消耗相同的電能，轉化成的光能最多，即LED燈的發光效率最高．

（4）分析表中數據可知：

15W的LED燈的發光亮度能使含有光敏電阻的電路中的電流為60mA；

而15W的白熾燈的發光亮度能使含有光敏電阻的電路中的電流為6mA；

則需要與一個LED燈的發光亮度相當的15W的白熾燈的個數是；即白熾燈的功率為．

考點：物理學方法；電功率的計算．

點評：本題考查學生對實驗探究的分析論證能力，注意利用轉換法后，光能和內能變化規律與溫度計和電流表的示數變化的對應關系．