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50kW•h,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.
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=50kW•h×70%=35kW•h,
可减排二氧化碳的质量:△m=△E×1kg/kW•h=35kW•h×1.1kg/kW•h=38.5kg.
故答案为:(1)半导体;低;(2)75;断开;(3)38.5.
小明对卫生间内的换气扇和照明灯的电路进行了如下改造;控制它们工作的有两个开关,换气扇工作时照明灯一定发光,照明灯发光时换气扇可以不工作.如图的虚线框内已画出了所连接的电源,请你接着完成这部分电路的电路图(换气扇用电动机符号表示)
解:
由分析可知,照明灯与换气扇并联,开关S1控制整个电路,开关S2控制换气扇.如下图所示:
请用笔画线代替导线,将图中的开关,节能灯正确接入家庭电路中.
解:火线首先进入开关,然后接到到灯泡顶端的金属点;零线直接接到灯泡的螺旋套.这样在更换灯泡时更安全.接法如图.
央视《是真的吗?》节目中,主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验:取口香糖锡纸,剪成中间窄,两头宽的条状,将锡纸条带锡一面的两端分别接在电池的正极和负极,很快发现纸条中间较窄处开始冒烟、起火,如图.请利用所学物理知识解释产生这种现象的原因.
答:
因为锡属于金属,有导电性,将锡纸条带的接池的正极,另一接电的极,形了电源短此中迅速产生大量热量使温度达到锡纸的着火点使之燃烧.
如图所示,小满、小希和小梦接各自设计的电路图进行实验,但三人的实验数据表格弄乱了,根据小希设计的电路图推测他记录的表格序号为 ;而 的电路设计一定无法探究“电阻一定,电流与电压的关系”.
解:由电路中可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,当滑片左移时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流变大,由U=IR可知,R两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压变小,则
A.电压表并联在R两端的电压,当电流表的示数增大时电压表的示数增大,故小满的电路图与实验数据不对应,其对应的数据应该是B中的表格;
B.电压表并联在变阻器两端,当电流表的示数增大时电压表的示数减小,故小希的电路图与实验数据不对应,其对应的数据应该是A中的表格;
C.电压表并联在电源两端,当电流表的示数增大时电压表的示数不变,故小梦的电路图与实验数据对应.但却一定无法探究“电阻一定,电流与电压的关系”.
故答案为:A;小梦.
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