Question

LED燈是一種新型的環(huán)保節(jié)能燈，小夢(mèng)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（其中R為光敏電阻，其電阻值與光照強(qiáng)度成反比）其實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)．

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(mèng)的探究，請(qǐng)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(dāng)．

Answer 1

【答案】分析：轉(zhuǎn)換法是中學(xué)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(duì)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(shí)，會(huì)使周圍的空氣溫度升高，根據(jù)轉(zhuǎn)換法，用溫度計(jì)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(jì)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(shí)，燈光照射到光敏電阻上，因其電阻值與光照強(qiáng)度成反比，當(dāng)光照強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí)，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(shí)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(gè)LED燈的發(fā)光亮度相當(dāng)?shù)?5W的白熾燈的個(gè)數(shù)是n==10；即白熾燈的功率為15W×10=150W．
故答案為：（1）白熾燈、溫度計(jì)示數(shù)的變化；（2）LED燈、電流表示數(shù)的變化；（3）高；（4）150W．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)和電流表的示數(shù)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系．