Question

16．LED燈作為環(huán)保節(jié)能燈已逐步進入家庭，小明為了比較LED燈與家用普通白熾燈、普通節(jié)能燈的發(fā)光效率，用如圖所示的裝置進行了實驗，其中R．為光敏電阻，光照越強時，其電阻值越�。�
①他先把“220V 15W”的白熾燈接人燈座，通過調整，使燈泡與溫度計的玻璃泡距離約為2cm，燈泡與光敏電阻的距離約為30cm．閉合開關S和S，通電10min，分別讀出溫度計和電流表的示數，并填入下表．
②再分別把“220V 15W”的普通節(jié)能燈和LED燈接入燈座，重復上述實驗并將相關數據記錄下表．

燈泡類型	盒內初溫	盒內末溫	電流表示數
白熾燈	20℃	78℃	6mA
普通節(jié)能燈	20℃	50℃	15mA
LED燈	20℃	35℃	60mA

（1）電能轉化為內能最多的燈是白熾燈，這是通過觀察溫度計示數的變化來比較的．
（2）通過比較電流表示數來比較轉化成光能的多少，可知LED燈的發(fā)光效率較高（選填“高”或“低”）．
（3）綜合分析表中數據可知，15W的LED燈的發(fā)光亮度與10只15W白熾燈同時發(fā)光亮度相當．
（4）此實驗應用了物理研究中的轉換法，下列實驗中研究方法與之相同的是Co
A．研究電流與電壓、電阻的關系
B．研究兩個電阻串聯后總電阻與兩個電阻的關系
C．根據小磁針是否轉動來判斷磁場是否存在．

Answer 1

分析 轉換法是中學物理中一種重要的研究方法，可以借助某些物體的特性規(guī)律來研究看不到或不易測量的物理量或規(guī)律．
電能轉化的內能多少不易測量，所以借助物體溫度變化的高低；電能轉化的光能的多少借助光對光敏電阻的影響而引起電路中電流的變化的來比較．

解答 解：（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．
由上可知：在規(guī)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(fā)光效率最高．
（3）分析表中數據可知：15W的LED燈的發(fā)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(fā)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(fā)光亮度相當的15W的白熾燈的個數是n=$\frac{60mA}{6mA}$=10．
（4）A、研究電流與電壓，電阻的關系，應用了控制變量法，故A錯誤；
B、研究兩個電阻串聯后總電阻與兩個電阻的關系，應用了等效法，故B錯誤；
C、根據小磁針是否轉動來判斷磁場是否存在，應用了轉換法，故C正確；
故答案為：（1）白熾燈；溫度計示數的變化；（2）電流表示數；高；（3）10；（4）C．

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(guī)律與溫度計和電流表的示數變化的對應關系．