Question

LED燈是一種新型的環保節能燈，小夢為了探究LED燈與家用普通白熾燈、普通節能燈的發光效率，他用如圖所示的裝置進行了實驗（其中R₀為光敏電阻，其電阻值與光照強度成反比）其實驗步驟如下：
①先把“220V 15W”的普通白熾燈接入燈座，通過調整，使燈泡與溫度計的玻璃泡距離約為2cm，燈泡與熱敏電阻的距離約為30cm．閉合開關S 和S₁，通電10min，分別讀出溫度計和電流表的示數，并填入下表．
②接著分別把規格相同的普通節能燈和LED燈接入燈座，重復上述實驗．

燈泡類型	盒內初溫	盒內末溫	電流表示數
白熾燈	20℃	78℃	6mA
普通節能燈	20℃	50℃	15m A
LED燈	20℃	35℃	60m A

根據小夢的探究，請回答：
（1）電能轉化為內能最多的燈是

 

，這是通過觀察

 

來比較的．
（2）電能轉化為光能最多的燈是

 

，這是通過觀察

 

來比較的．
（3）LED燈的發光效率較

 

（填“高”或“低”）．
（4）綜合分析表中數據可知，15W的LED燈的發光亮度與

 

的白熾燈發光亮度相當．

Answer 1

分析：轉換法是中學物理中一種重要的研究方法，可以借助某些物體的特性規律來研究看不到或不易測量的物理量或規律．
電能轉化的內能多少不易測量，所以借助物體溫度變化的高低；電能轉化的光能的多少借助光對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）電能通過燈泡上轉化為內能時，會使周圍的空氣溫度升高，根據轉換法，用溫度計測量空氣的溫度可知電能轉化為內能的多少；即通過觀察溫度計示數的變化可比較電能轉化為內能的多少；
于是比較盒內溫度升高最高的是白熾燈，即電能轉化為內能最多的是白熾燈．
（2）電能通過燈泡上轉化為光能時，燈光照射到光敏電阻上，因其電阻值與光照強度成反比，當光照強度很強時，使光敏電阻的阻值減小，電路中的電流變大；所以電能轉化為光能的多少，通過觀察電流表示數的變化就可知；
由表格數據中可知：使用LED燈時的電流表的示數最大，表明電能轉化為光能最多的是LED燈．
（3）由上可知：在規格相同條件下，LED燈消耗相同的電能，轉化成的光能最多，即LED燈的發光效率最高．
（4）分析表中數據可知：
15W的LED燈的發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LED燈的發光亮度相當的15W的白熾燈的個數是n=

60mA

6mA

=10；即白熾燈的功率為15W×10=150W．
故答案為：（1）白熾燈、溫度計示數的變化；（2）LED燈、電流表示數的變化；（3）高；（4）150W．

點評：本題考查學生對實驗探究的分析論證能力，注意利用轉換法后，光能和內能變化規律與溫度計和電流表的示數變化的對應關系．