Question

小明一家計劃期末考試結(jié)束后到烏龍洞旅游，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。想起爺爺有一個老式的手電，小明想到：可否做一個調(diào)查，對二者作對比研究呢？結(jié)果，小明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；采用白熾燈泡，發(fā)光時燈絲溫度很高，正常工作電流約為0.3A；燈泡使用壽命約為50小時，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；發(fā)光二極管屬冷光源，正常發(fā)光時溫度幾乎不升高（接近室溫），所以其使用壽命極高，可達(dá)10萬小時；另外，抗震能力強，電光轉(zhuǎn)換效率（電流通過電燈時，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，請在右邊方框內(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）。
③發(fā)光二極管手電有許多優(yōu)點，如：抗震能力強、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，主要因為                                          。

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？                         。

Answer 1

①4.5, ②并聯(lián), ③亮度高/節(jié)能/燈泡不需頻繁更換（答到其中之一即可）
④發(fā)光時燈絲溫度很高, ⑤燈絲使用壽命長，無需頻繁更換

試題分析：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。三個發(fā)光二極管并聯(lián)，開關(guān)控制干路。
由題目所給信息中可以獲得發(fā)光二極管手電的優(yōu)點。老式手電的燈泡壽命很低，由題目所給信息可知是因為發(fā)光時燈絲溫度很高。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。已知老式手電的電源電壓和工作電流以及通電時間，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)干電池所儲存的電能。
三節(jié)干電池串聯(lián)后的電壓為1.5V×3=4.5V．開關(guān)控制干路，三個二極管并聯(lián)，注意的是二極管的正負(fù)不能接錯，因為二極管具有單向?qū)щ娦裕�如圖：
發(fā)光二極管手電的優(yōu)點有節(jié)能、亮度高、燈泡不需頻繁更換。由題目所給信息可知發(fā)光時，老式手電的燈泡燈絲溫度高，燈絲容易熔斷。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。
點評：本題考查電功的計算和根據(jù)題意設(shè)計電路圖，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，難點是根據(jù)題意畫電路圖。