Question

LED燈是一種新型的環(huán)保節(jié)能燈，小夢為了探究LED燈與家用普通白熾燈、普通節(jié)能燈的發(fā)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(diào)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(guān)S 和S₁，通電10min，分別讀出溫度計和電流表的示數(shù)，并填入下表．
②接著分別把規(guī)格相同的普通節(jié)能燈和LED燈接入燈座，重復(fù)上述實驗．

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

根據(jù)小夢的探究，請回答：
（1）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能最多的燈是

 

，這是通過觀察

 

來比較的．
（2）電能轉(zhuǎn)化為光能最多的燈是

 

，這是通過觀察

 

來比較的．
（3）LED燈的發(fā)光效率較

 

（填“高”或“低”）．
（4）綜合分析表中數(shù)據(jù)可知，15W的LED燈的發(fā)光亮度與

 

的白熾燈發(fā)光亮度相當．

Answer 1

分析：轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的內(nèi)能多少不易測量，所以借助物體溫度變化的高低；電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)能時，會使周圍的空氣溫度升高，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，用溫度計測量空氣的溫度可知電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少；即通過觀察溫度計示數(shù)的變化可比較電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少；
于是比較盒內(nèi)溫度升高最高的是白熾燈，即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能最多的是白熾燈．
（2）電能通過燈泡上轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為光能的多少，通過觀察電流表示數(shù)的變化就可知；
由表格數(shù)據(jù)中可知：使用LED燈時的電流表的示數(shù)最大，表明電能轉(zhuǎn)化為光能最多的是LED燈．
（3）由上可知：在規(guī)格相同條件下，LED燈消耗相同的電能，轉(zhuǎn)化成的光能最多，即LED燈的發(fā)光效率最高．
（4）分析表中數(shù)據(jù)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?shù)?5W的白熾燈的個數(shù)是n=

60mA

6mA

=10；即白熾燈的功率為15W×10=150W．
故答案為：（1）白熾燈、溫度計示數(shù)的變化；（2）LED燈、電流表示數(shù)的變化；（3）高；（4）150W．

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(zhuǎn)換法后，光能和內(nèi)能變化規(guī)律與溫度計和電流表的示數(shù)變化的對應(yīng)關(guān)系．