《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

27. 如图甲是 LED 手电筒和 LED 吸顶灯,它的主要部分是高亮度白色发光二极管,具有光效高、耗电少、安全环保等优点,是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源.LED 的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同,它是直接把电能转换成光能的元件,因而其发光效率较高,是新一代固体冷光源,将逐步取代传统光源.图乙是 LED 的元件实物及符号.由于二极管具有单向导电性,使用时必须将它的正极与电源正极相连,二极管才能处于工作状态;反之,电流不能从负极流向正极,二极管不工作.利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性:把一个额定电压为 3 V 的 LED

接

入电源电压恒为 4.5 V 的电路,闭合开关 S,LED 即处于工作状态,调节变阻器滑片,记录多组电压、电流数据,可以得到电压表与电流表示数关系,如丁所示.
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)LED 灯之所以节能,被称为冷光源,是因为电流热效应损耗的能量比白炽灯____低(填“高”或“低”).
(2)在图丙中,闭合 S,调节滑动变阻器,使 LED 正常发光;断开 S,对调 LED 的正负极后再闭合 S,LED____不能(填“能”或“不能”)发光,此时电压表____有示数,电流表____没有示数(以上两空均填“有”或“没有”).
(3)铭牌为“220 V 8 W”的 LED 灯与“220 V 50 W”的白炽灯发光亮度相当,两灯正常发光 10 h,LED 灯节约的电能全部用来给水加热,不计热量损失,能使初温为 $ 20℃ $、质量为 10 kg 的水,温度升高____36℃.

答案：
(1)低
(2)不能 有 没有
(3)36
解析：
(1)LED灯被称为冷光源,是因为它是直接把电能转换成光能的元件,故它的电流热效应损耗的能量比白炽灯要低.
(2)对调LED的正负极后再闭合S,二极管的负极会和电源的正极相连,由于二极管具有单向导电性,所以此时LED不能发光;此时的二极管所在位置可当作断路处理,所以电路中电压表和变阻器串联,由于电压表的电阻非常大,所以电路中的电流很小,电流表无示数;由串联电路的分压原理可知,此时电压表有示数,且接近电源电压.
(3)两灯正常发光10h,所节约的电能$W_{\text{节}} = \Delta Pt = (P_2 - P_1)t = (50W - 8W)×10×3600s = 1.512×10^6J$,不计热损失,水吸收的热量和节省的电能相等,$Q_{\text{吸}} = W_{\text{节}} = 1.512×10^6J$,水吸收热量后,升高的温度$\Delta t=\frac{Q_{\text{吸}}}{c_{\text{水}}m_{\text{水}}}=\frac{1.512×10^6J}{4.2×10^3J/(kg\cdot^{\circ}C)×10kg}=36^{\circ}C$.