Question

17．LED（發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED）是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈之后最偉大的發(fā)明之一，它是一種新型節(jié)能、環(huán)保的光源產(chǎn)品．如圖甲是一種常見的LED手電筒，發(fā)光元件由5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)組成，每個(gè)發(fā)光二極管的額定電流為30mA，如圖乙是LED燈與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，它的能量是由可反復(fù)充電使用的電池提供，且LED 燈發(fā)光的顏色會(huì)隨其兩端電壓的變化而變化，如表格所示．下列選項(xiàng)正確的是（　　）

LED燈兩端的電壓/V	2	2.4	3.2
LED燈的顏色	紅	黃	藍(lán)

• A． LED燈發(fā)光時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為光能
• B． 這種LED手電筒正常工作時(shí)的總電流為0.15A
• C． 如圖乙所示，已知電源電壓為4.2V，且保持不變，閉合開關(guān)S，當(dāng)毫安表（為讀數(shù)更精確的電流表）的讀數(shù)為20mA時(shí)，LED燈發(fā)出黃光
• D． 如圖乙所示，已知電源電壓為4.2V，且保持不變，閉合開關(guān)S，R的實(shí)際功率為0.08W，此時(shí)LED燈通電10min消耗的電能為52.8J

Answer 1

分析 A、LED燈能發(fā)光主要使用的材料是半導(dǎo)體，在工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化成光能．
B、根據(jù)并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和求出正常工作時(shí)的總電流．
C、一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，知道電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，然后由表格信息得出LED燈發(fā)光的顏色；
D、根據(jù)P=I²R求出電阻R的電功率為0.08W時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出LED燈兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出LED燈通電10min消耗的電能．

解答 解：A、LED燈發(fā)光時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為光能，故A正確；
B、因?yàn)?個(gè)LED并聯(lián)，所以正常工作時(shí)的總電流為I=5I₁=5×30mA=150mA=0.15A，故B正確．
C、一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R兩端的電壓：U_R=IR=20×10^-3A×50Ω=1V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，LED燈兩端的電壓：U_LED=U-U_R=4.2V-1V=3.2V，由表格數(shù)據(jù)可知，此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)色的光，故C錯(cuò)誤；
D、當(dāng)電阻R的電功率為0.08W時(shí)，由P=I²R可得，電路中的電流：
I′=$\sqrt{\frac{{P}_{R}}{R}}$=$\sqrt{\frac{0.08W}{50Ω}}$=0.04A，
電阻R兩端的電壓：
U_R′=I′R=0.04A×50Ω=2V，
LED燈兩端的電壓：
U_LED′=U-U_R′=4.2V-2V=2.2V，
LED燈通電10min消耗的電能：
W=U_LED′I′t=2.2V×0.04A×10×60s=52.8J，故D正確．
故選：ABD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了能量的轉(zhuǎn)化、并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活應(yīng)用，屬于難題．