Question

2010上海世博會給廣大的參觀者帶來了很多新科技的體驗(yàn)，有亞克力桿、噴霧降溫、觸摸屏、LED發(fā)光二極管等，請通過閱讀以下材料并回答相應(yīng)的問題．
（1）2010上海世博會英國館是由6萬根透明亞克力桿組成--這些桿的頂端都帶有一個細(xì)小的彩色光源．白天，亞克力桿會將室外的光線導(dǎo)入來提供內(nèi)部照明，從而營造出敞亮的空間感，到了晚上頂端的光源又使整個展館散發(fā)出璀璨迷人的光影．如圖1所示．請簡述亞克力桿如何將光線從外界傳導(dǎo)到館內(nèi)；
（2）2010上海世博會期間，氣溫較高的世博園區(qū)內(nèi)許多區(qū)域都安裝了噴霧降溫裝置，噴霧裝置采用物理的方式，以水為原料，利用高壓，將其以較高的速度輸送到噴嘴，撞擊噴嘴中的撞針后形成直徑4微米左右的霧滴．請簡述噴霧降溫的原理；
（3）電阻式觸摸屏將矩形區(qū)域中觸摸點(diǎn)（X，Y）的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓．電阻式觸摸屏有兩層電阻，當(dāng)未在觸摸屏上施力時，兩層電阻不接觸．當(dāng)有物體在觸摸屏表面施以一定的壓力時，上層電阻與下層電阻發(fā)生接觸，該結(jié)構(gòu)可以等效為如圖2（a）所示的電路．此時在Y+、Y-之間加驅(qū)動電壓，測量X+電壓，如圖2（b）所示；然后在X+、X-之間加驅(qū)動電壓，測量Y+電壓，如圖2（c）所示．利用兩次測得的電壓值可獲得接觸點(diǎn)的坐標(biāo)．
現(xiàn)在有一塊長10厘米，寬6厘米的手機(jī)觸摸屏，以其中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸，則觸點(diǎn)坐標(biāo)X方向的范圍是[-3厘米，3厘米]，Y方向的范圍是[-5厘米，5厘米]．觸摸屏的驅(qū)動電壓為5伏．一位同學(xué)用筆按在屏上某點(diǎn)，當(dāng)Y+電極施加驅(qū)動電壓時，測得X+電極的電壓為3.2伏；當(dāng)X+電極施加驅(qū)動電壓時，測得Y+電極的電壓為1.5伏．請通過計(jì)算判斷筆按在觸摸屏上位置的坐標(biāo)．
（4）2010年上海世博會大量使用LED發(fā)光二極管．小明設(shè)計(jì)了一個研究LED發(fā)光二極管特性的實(shí)驗(yàn)，他采用滑動變阻器改變阻值的方法，用電壓表和電流表測LED發(fā)光二極管兩端的電壓U_D和通過它的電流I，得到一組數(shù)據(jù)記錄，如下表中所示：

UD/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0		2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	13.0	15.8	24.0	28.2	37.0

請回答下列問題：
①數(shù)據(jù)表中有一電壓表的數(shù)據(jù)空白，根據(jù)圖3電壓表的示數(shù)完成填寫空白；
②用筆畫線表示導(dǎo)線，在下圖4中連接實(shí)驗(yàn)器材畫出小明實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖；
③在I-U圖5上用描點(diǎn)法畫出LED發(fā)光二極管的伏安特性曲線；
④已知該LED發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5伏，現(xiàn)用5伏穩(wěn)壓電源供電，需要串聯(lián)一個電阻R才能使二極管工作在最佳狀態(tài)，試在I-U圖上畫出R的圖線．

Answer 1

（1）亞克力桿的折射率比空氣的折射率大，入射光在桿內(nèi)通過多次全反射，從一端傳入室內(nèi)．
（2）噴霧降溫主要是利用了以下幾點(diǎn)：
①水滴在變成4微米的霧滴的過程中，表面積增大了，易于水分子與外界交換熱量，易于蒸發(fā)．
②水滴的體積變小了，質(zhì)量變輕，易于隨空氣對流，被風(fēng)帶走，帶走熱量．
（3）串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，且電阻分布是均勻的．
觸點(diǎn)到Y(jié)-的距離為：

3.2

5

×10cm=6.4cm，
則Y坐標(biāo)為6.4cm-5cm=1.4cm，
觸點(diǎn)到X-的距離為：

1.5

5

×cm=1.8cm，
則X坐標(biāo)為1.8cm-3cm=-1.2cm，
因此觸點(diǎn)的坐標(biāo)為（-1.2cm 1.4cm）；
（4）②電壓電流要從0測起，所以滑動變阻器應(yīng)該用分壓式；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，電流表應(yīng)該用外接法，如圖；

①③根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上描出各點(diǎn)，用光滑的曲線連接起來，如下圖綠線所示；
由圖象可知，當(dāng)通過二極管的電流為15.8mA時，兩端的電壓為2.2V；
④根據(jù)U-I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為2.5V時，工作電流約為22mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為2.5V，
故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R=

U

I

=

2.5V

22×10-3A

≈113.6Ω，
電阻R的伏安特征圖線如下圖黑線所示：

答：（1）亞克力桿的折射率比空氣的折射率大，入射光在桿內(nèi)通過多次全反射，從一端傳入室內(nèi)；
（2）噴霧降溫主要是利用了以下幾點(diǎn)：
①水滴在變成4微米的霧滴的過程中，表面積增大了，易于水分子與外界交換熱量，易于蒸發(fā)；
②水滴的體積變小了，質(zhì)量變輕，易于隨空氣對流，被風(fēng)帶走，帶走熱量；
（3）觸點(diǎn)的坐標(biāo)為（-1.2cm 1.4cm）；
（4）①2.2；
②實(shí)物圖如上圖所示；
③LED發(fā)光二極管的伏安特性曲線如上圖綠線所示；
④I-U圖上R的圖線如上圖黑線所示．