Question

小明一家計劃期末考試結束后到烏龍洞旅游，于是爸爸買回一種新式手電筒。它的前端有3顆發光燈，能發出耀眼的白光，老板說那是3顆并聯關系的高亮度發光二極管。想起爺爺有一個老式的手電，小明想到：可否做一個調查，對二者作對比研究呢？結果，小明收集到以下一些資料：
A、爺爺的手電需要三節干電池（每節電壓為1.5V）供電，更換××牌新電池后可連續正常發光3小時；采用白熾燈泡，發光時燈絲溫度很高，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干電池供電，但發光時亮度比爺爺的老手電要亮得多；更換××牌新電池后可連續發光20小時；發光二極管屬冷光源，正常發光時溫度幾乎不升高（接近室溫），所以其使用壽命極高，可達10萬小時；另外，抗震能力強，電光轉換效率（電流通過電燈時，轉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爺爺的手電筒的額定工作電壓是        V；
②經過比較，兩種手電除開燈泡及其連接不同外，其他電路一樣，請在右邊方框內幫天翔畫出他家新買的手電的電路圖（框內已畫出了發光二極管的符號）。
③發光二極管手電有許多優點，如：抗震能力強、使用壽命高、電光轉換效率高、              。
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, ③亮度高/節能/燈泡不需頻繁更換（答到其中之一即可）
④發光時燈絲溫度很高, ⑤燈絲使用壽命長，無需頻繁更換

解析試題分析：三節干電池串聯的電池組的電壓為各節電池電壓之和。三個發光二極管并聯，開關控制干路。
由題目所給信息中可以獲得發光二極管手電的優點。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，根據公式W=UIt可求燈泡正常發光所消耗的電能，進一步求出一節干電池所儲存的電能。
三節干電池串聯后的電壓為1.5V×3=4.5V．開關控制干路，三個二極管并聯，注意的是二極管的正負不能接錯，因為二極管具有單向導電性．如圖：
發光二極管手電的優點有節能、亮度高、燈泡不需頻繁更換。由題目所給信息可知發光時，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。
考點：此題考查的是根據題意設計電路圖。
點評：本題考查電功的計算和根據題意設計電路圖，關鍵是能從題目所給信息中找到有用的數據，這是本題的重點，難點是根據題意畫電路圖。