Question

天翔一家計(jì)劃中考結(jié)束后到騰龍洞旅游，于是爸爸買回一種新式手電筒．它的前端有3顆發(fā)光燈，能發(fā)出耀眼的白光，老板說那是3顆并聯(lián)關(guān)系的高亮度發(fā)光二極管．想起爺爺有一個(gè)老式的手電，天翔想到：可否做一個(gè)調(diào)查，對(duì)二者作對(duì)比研究呢？結(jié)果，天翔收集到以下一些資料：
A、爺爺?shù)氖蛛娦枰�三�?jié)干電池（每節(jié)電壓為1.5V）供電，更換××牌新電池后可連續(xù)正常發(fā)光3小時(shí)；采用白熾燈泡，發(fā)光時(shí)燈絲溫度很高，正常工作電流約為0.3A；燈泡使用壽命約為50小時(shí)，為方便更換，燈頭采用螺旋式．
B、爸爸的新手電使用二節(jié)干電池供電，但發(fā)光時(shí)亮度比爺爺?shù)睦鲜蛛娨�亮得多；更換××牌新電池后可連續(xù)發(fā)光20小時(shí)；發(fā)光二極管屬冷光源，正常發(fā)光時(shí)溫度幾乎不升高（接近室溫），所以其使用壽命極高，可達(dá)10萬小時(shí)；另外，抗震能力強(qiáng)，電光轉(zhuǎn)換效率（電流通過電燈時(shí)，轉(zhuǎn)化成的光能在所消耗的電能中占的百分比）高也是其顯著特征；燈泡被直接焊接在一小塊電路板上．
①爺爺?shù)氖蛛娡驳念~定工作電壓是______V；
②經(jīng)過比較，兩種手電除開燈泡及其連接不同外，其他電路一樣，請(qǐng)?jiān)谟疫叿娇騼?nèi)幫天翔畫出他家新買的手電的電路圖（框內(nèi)已畫出了發(fā)光二極管的符號(hào)）．
③發(fā)光二極管手電有許多優(yōu)點(diǎn)，如：抗震能力強(qiáng)、使用壽命高、電光轉(zhuǎn)換效率高、______．
④比較而言，老式手電的燈泡壽命很低，主要因?yàn)開_____．
⑤新式手電為什么將燈泡焊接在電路板上，而不采用螺旋式燈頭呢？______．
⑥經(jīng)測量，手電筒在不能正常發(fā)光時(shí)，干電池的電能被消耗80%，計(jì)算一節(jié)××牌干電池所儲(chǔ)存的電能大約是多少焦耳？（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

【答案】分析：①三節(jié)干電池串聯(lián)的電池組的電壓為各節(jié)電池電壓之和．
②三個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)，開關(guān)控制干路．
③由題目所給信息中可以獲得發(fā)光二極管手電的優(yōu)點(diǎn)．
④老式手電的燈泡壽命很低，由題目所給信息可知是因?yàn)榘l(fā)光時(shí)燈絲溫度很高．
⑤新式手電燈泡使用壽命長，不需頻繁更換，所以將燈泡焊接在電路板上，而不采用螺旋式燈頭．
⑥已知老式手電的電源電壓和工作電流以及通電時(shí)間，根據(jù)公式W=UIt可求燈泡正常發(fā)光所消耗的電能，進(jìn)一步求出一節(jié)干電池所儲(chǔ)存的電能．
解答：解：①三節(jié)干電池串聯(lián)后的電壓為1.5V×3=4.5V．
②開關(guān)控制干路，三個(gè)二極管并聯(lián)，注意的是二極管的正負(fù)不能接錯(cuò)，因?yàn)槎�極管具有單向?qū)щ娦裕�如圖：

③發(fā)光二極管手電的優(yōu)點(diǎn)有節(jié)能、亮度高、燈泡不需頻繁更換．
④由題目所給信息可知發(fā)光時(shí)，老式手電的燈泡燈絲溫度高，燈絲容易熔斷．
⑤新式手電燈泡使用壽命長，不需頻繁更換，所以將燈泡焊接在電路板上．
⑥由老式手電的相關(guān)數(shù)據(jù)可知燈泡正常發(fā)光所消耗的電能：
W=UIt=4.5V×0.3A×3×3600s=14580J，
所以1節(jié)干電池所儲(chǔ)存的電能為：=6075J．
答：一節(jié)××牌干電池所儲(chǔ)存的電能大約是6075J．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電功的計(jì)算和根據(jù)題意設(shè)計(jì)電路圖，關(guān)鍵是能從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，這是本題的重點(diǎn)，難點(diǎn)是根據(jù)題意畫電路圖．