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7.(2024·黑龙江牡丹江中考)小江发现家里不同房间的灯的亮度不同,猜想可能与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干,测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率。
(1)小江选择两节新干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在方框内画出对应的电路图。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0 V,读出电流表的示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端的电压也无法达到2.5 V,解决的办法是
(3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压达到2.5 V,此时电流表的示数如图乙所示,为
(4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压为2.9 V,读出电流表的示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格的不足之处是
(5)实验表明小灯泡的亮度由
(1)小江选择两节新干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在方框内画出对应的电路图。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0 V,读出电流表的示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端的电压也无法达到2.5 V,解决的办法是
加一节新的干电池
。(3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压达到2.5 V,此时电流表的示数如图乙所示,为
0.3
A,小灯泡的额定功率为0.75
W。(4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压为2.9 V,读出电流表的示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格的不足之处是
记录的物理量没有单位
。(5)实验表明小灯泡的亮度由
实际功率
决定。答案
7.(1) 如图所示
(2) 加一节新的干电池
(3) 0.3 0.75
(4) 记录的物理量没有单位
(5) 实际功率
8. 阅读下列短文，回答问题。
LED照明
为节能减排，生活中的照明灯逐步由白炽灯替换为LED灯。图甲为某款家用LED吸顶灯，其内部元件主要有LED驱动器和由12颗发光二极管组成的灯带。发光二极管主要由硅、砷等材料制成，具有光效高、寿命长、无闪烁等优点，还具有单向导电性。图乙是发光二极管的实物和符号，当电流从它的正极流入时，它处于通路状态，反之则处于断路状态。
把图甲灯带中的一颗发光二极管接入图丙电路，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压、电流数据，描绘出如图丁所示的I-U图像。LED驱动器的输入端直接接入家庭电路，输出端连接灯带。驱动器会根据发光二极管的接入个数和连接方式，智能调控“恒流”输出值或“恒压”输出值模式，以确保每个二极管都正常发光。图甲吸顶灯配置的LED驱动器的参数如表所示，其中驱动效率指其输出功率和输入功率的比值。
(1)发光二极管主要由
(2)分析图丙、丁，下列判断正确的是
A. 二极管的电阻随两端电压的增大而增大
B. 二极管的电功率随两端电压的增大而减小
C. 图丙中闭合S，滑片P左移，电压表示数增大
D. 图丙中对调电源正、负极再闭合S，电压表示数为0
(3)经测试一间教室中20盏白炽灯全部打开，照明1 min，标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁16次。现将白炽灯全部更换成该款吸顶灯，若发光二极管的额定电压为3.0 V，且发光二极管正常发光，平均每天照明10 h，则一间教室每月（按30天计）能节省的电能是多少？
LED照明
为节能减排，生活中的照明灯逐步由白炽灯替换为LED灯。图甲为某款家用LED吸顶灯，其内部元件主要有LED驱动器和由12颗发光二极管组成的灯带。发光二极管主要由硅、砷等材料制成，具有光效高、寿命长、无闪烁等优点，还具有单向导电性。图乙是发光二极管的实物和符号，当电流从它的正极流入时，它处于通路状态，反之则处于断路状态。
把图甲灯带中的一颗发光二极管接入图丙电路，调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压、电流数据，描绘出如图丁所示的I-U图像。LED驱动器的输入端直接接入家庭电路，输出端连接灯带。驱动器会根据发光二极管的接入个数和连接方式，智能调控“恒流”输出值或“恒压”输出值模式，以确保每个二极管都正常发光。图甲吸顶灯配置的LED驱动器的参数如表所示，其中驱动效率指其输出功率和输入功率的比值。
(1)发光二极管主要由
半导体
（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成。(2)分析图丙、丁，下列判断正确的是
C
（填选项字母）。A. 二极管的电阻随两端电压的增大而增大
B. 二极管的电功率随两端电压的增大而减小
C. 图丙中闭合S，滑片P左移，电压表示数增大
D. 图丙中对调电源正、负极再闭合S，电压表示数为0
(3)经测试一间教室中20盏白炽灯全部打开，照明1 min，标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁16次。现将白炽灯全部更换成该款吸顶灯，若发光二极管的额定电压为3.0 V，且发光二极管正常发光，平均每天照明10 h，则一间教室每月（按30天计）能节省的电能是多少？
答案
8. (1) 半导体
(2) C
(3) 192 kW·h
【解析】(1)发光二极管主要由半导体材料制成。(2)由题图丁可知，当U₁=2.5 V时，通过二极管的电流I₁=50 mA=0.05 A，根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻R₁=U₁/I₁=2.5 V/0.05 A=50 Ω，二极管的电功率P₁=U₁I₁=2.5 V×0.05 A=0.125 W；当U₂=3 V时，通过二极管的电流I₂=200 mA=0.2 A，根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻R₂=U₂/I₂=3 V/0.2 A=15 Ω，二极管的电功率P₂=U₂I₂=3 V×0.2 A=0.6 W，A、B错误。由题图丙可知，二极管和滑动变阻器串联，电压表测二极管两端的电压，滑片向左移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路的分压特点可知，滑动变阻器两端的电压减小，二极管两端的电压增大，C正确。根据二极管的单向导电性可知，题图丙中对调电源正、负极再闭合S，电路处于断路状态，电路中没有电流，电压表测量电源电压，电压表示数不为0，D错误。
(3)1 200 imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h电能，电能表的指示灯闪烁1 200次，电能表指示灯闪烁了16次，则20盏白炽灯消耗的电能W=16/1200 kW·h=4/300 kW·h，20盏白炽灯的总功率P_白炽灯=W/t=(4/300 kW·h)/(1/60 h)=0.8 kW，一间教室中20盏白炽灯每月消耗的电能W_白炽灯=P_白炽灯 t'=0.8 kW×10 h×30=240 kW·h。现将白炽灯全部更换成该款吸顶灯，由题可知，发光二极管的额定电压为3.0 V，根据题图丁可得，发光二极管的额定电流I_额=0.2 A，发光二极管的额定功率P_额=U_额 I_额=3.0 V×0.2 A=0.6 W，故该款吸顶灯的额定输出功率P_LED=12P_额=12×0.6 W=7.2 W，额定输入功率P_输入=P_LED/η=7.2 W/90%=8 W，则20盏该款吸顶灯每月消耗的电能W_LED=P_输入 t'=8×10⁻³ kW×20×10 h×30=48 kW·h，一间教室每月能节省的电能ΔW=W_白炽灯-W_LED=240 kW·h-48 kW·h=192 kW·h。
(2) C
(3) 192 kW·h
【解析】(1)发光二极管主要由半导体材料制成。(2)由题图丁可知，当U₁=2.5 V时，通过二极管的电流I₁=50 mA=0.05 A，根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻R₁=U₁/I₁=2.5 V/0.05 A=50 Ω，二极管的电功率P₁=U₁I₁=2.5 V×0.05 A=0.125 W；当U₂=3 V时，通过二极管的电流I₂=200 mA=0.2 A，根据欧姆定律可知，此时二极管的电阻R₂=U₂/I₂=3 V/0.2 A=15 Ω，二极管的电功率P₂=U₂I₂=3 V×0.2 A=0.6 W，A、B错误。由题图丙可知，二极管和滑动变阻器串联，电压表测二极管两端的电压，滑片向左移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路的分压特点可知，滑动变阻器两端的电压减小，二极管两端的电压增大，C正确。根据二极管的单向导电性可知，题图丙中对调电源正、负极再闭合S，电路处于断路状态，电路中没有电流，电压表测量电源电压，电压表示数不为0，D错误。
(3)1 200 imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h电能，电能表的指示灯闪烁1 200次，电能表指示灯闪烁了16次，则20盏白炽灯消耗的电能W=16/1200 kW·h=4/300 kW·h，20盏白炽灯的总功率P_白炽灯=W/t=(4/300 kW·h)/(1/60 h)=0.8 kW，一间教室中20盏白炽灯每月消耗的电能W_白炽灯=P_白炽灯 t'=0.8 kW×10 h×30=240 kW·h。现将白炽灯全部更换成该款吸顶灯，由题可知，发光二极管的额定电压为3.0 V，根据题图丁可得，发光二极管的额定电流I_额=0.2 A，发光二极管的额定功率P_额=U_额 I_额=3.0 V×0.2 A=0.6 W，故该款吸顶灯的额定输出功率P_LED=12P_额=12×0.6 W=7.2 W，额定输入功率P_输入=P_LED/η=7.2 W/90%=8 W，则20盏该款吸顶灯每月消耗的电能W_LED=P_输入 t'=8×10⁻³ kW×20×10 h×30=48 kW·h，一间教室每月能节省的电能ΔW=W_白炽灯-W_LED=240 kW·h-48 kW·h=192 kW·h。
