中考LED燈試題分析

LED燈是先進科技成果的應用，LED燈在城市亮化中起到很大的作用，LED燈具有節能、環保、低壓、高效、體積小、壽命長等優點。在近兩年部分省市的中考試題中也出現了有關LED燈的試題。

1.（2011年黑龍江省黑河市、綏化市試題）LED燈（發光二極管）與普通照明燈相比具有低能耗、高亮度的優點，哈爾濱冰雪節期間，照明光源大部分采用了LED“綠色光源”，這種照明技術使得冰展場所如夢如幻。

（1）如下圖是某種額定電壓為3V的LED燈的U—I圖像，它正常工作多長時間消耗的電能為12焦耳。

（2）若LED照明光源1h內可節約電能0.21×1012J，這些電能可讓1×106kg的水溫度升高多少攝氏度（不計熱量損失）

分析：這是2011年黑河市、綏化市中考試卷中最后一道題，綜合性比較強，要求會讀圖像，會從圖像提取相關信息；涉及電學計算和熱量計算。

由圖像可知，當U額=3V時，I=20mA=0.02A。

由W=UIt得 t=W/U額I=12J/(3V×0.02A)=200s。

由于不計熱量損失，所以Q吸=W'=0.21×1012J。

由Q吸=cmΔt，

得Δt=Q吸/cm=0.21×1012J/[4.2×103J/(kg℃) ×1× 106kg=50℃。

2.（2010年內蒙古自治區赤峰市試題）2010年上海世博會園區的設計引入了最先進的科技成果，充分體現了環保節能的理念，園區內70%的燈都采用了LED照明，LED也叫發光二極管。LED直流驅動，超低功耗，單管功耗只在0.05W左右，電光功率轉換近100%，使用壽命可達10萬小時。LED光源可利用三基色原理在計算機控制下產生1 700多萬種顏色，形成不同的色光組合，實現豐富多彩的動態變化及各種圖案。LED光源發光時無熱量、無輻射，廢棄物可回收，沒污染，不含有毒元素，屬于冷光源，可以安全觸摸，是典型的綠色照明光源。

閱讀完上述文字材料，請回答下面的問題。

（1）LED是一種___（填“低壓”或“高壓”）微電子產品，與白熾燈相比它具有_____（只寫兩條）等優點。

（2）世博會園區的太陽能發電能力達到了4.5兆瓦，以此能力發電1小時所產生的電能相當于多少優質煤完全燃燒所產生的熱量。（煤的熱值q=3×107J/kg。）

分析：這是一道關于LED燈的材料閱讀題，所給的閱讀材料介紹了最先進的科技成果應用LED燈，介紹了LED燈的相關信息。第（1）問從閱讀材料中可以知道LED燈是一種低壓微電子產品，從閱讀材料中可以提取出LED燈的優點：低壓、節能、環保、高效、體積小、壽命長等。

第（2）問是利用太陽能發電獲得的能量與優質煤完全燃燒產生的熱量進行比較的計算題，通過計算讓學生知道開發新能源的重要和節能的意識的培養。這一問的計算需要掌握電功的相關知識和熱量計算的相關知識。

m=Q/q=W/q=Pt/q

=4.5×106W×3 600s/（3×107J/kg）=540kg。

3.（2010年江西省南昌市試題）2009年10月1日的國慶聯歡晚會上，有一個漂亮的“光立方”，它是由4 028棵“發光樹”組成的。每棵“發光樹”上有168棵LED燈（發光二極管），在得到同樣亮度的情況下，其耗電量不到白熾燈的十分之一。（1）若每個LED燈的功率為0.1W，則每一棵“發光樹”正常工作100min消耗了多少電能?（2）若一棵這樣的“發光樹”正常工作100min消耗的電能全部用來給水加熱，在一標準大氣壓下可以把質量為多少kg20℃的水燒開？

分析：這道題涉及到電能的計算和熱量計算。綜合性比較強，電、熱的綜合計算。

（1）W總=P總t=0.1W×168×100×60s=1.008×105J；

（2）m=Q吸/c（t-t0）=W總/c（t-t0）

=1.008×105J/[4.2×103J/(kg℃) ×(100-20) ℃

=0.3kg。

4.（2010年江蘇省揚州市試題）閱讀短文，回答問題。

夜幕下，揚州“第一大道”文昌路邊LED燈將道路照的有如白晝，這種LED燈是通過普通光電轉換來供電的。下圖是揚州某小區利用太陽能給LED路燈供電的自動控制電路的原理示意圖。其中，R是光敏電阻，此光敏電阻的阻值R、流過線圈電流I與光照度E（單位勒克斯，符號lx）之間的幾次實驗數據如下表所示：

當線圈A中的電流I≥30.0mA時，動觸點D與靜觸點G、H接觸。

（1）由表格中數據可知，光敏電阻的阻值R隨光照度E的增強而__________。

（2）白天，太陽能電池板將__________能轉化為_________能，這種能量通過再次轉化儲存在大容量蓄電池內。傍晚，當光照度小于__________lx（勒克斯）時，路燈開始工作。

（3）請用鉛筆畫線將電路原理圖連接完整，使工作電路能正常工作（與觸電的連接線只能接在靜觸點上，圖中已給出靜觸點E、F、G、H的4根引線；連線不能交叉）。

（4）一只功率為6W的LED燈，通電后其發光亮度相當于30W的日光燈。某間教室有24盞30W的日光燈，每天平均使用2h，如果能用6W的LED燈進行照明，則一個月（按30天計算）可節約電能_______________kwh。

（5）根據有關部門發布消息，5年內全市小區將全面覆蓋LED路燈。但目前有部分市民反映LED路燈亮度不夠，請你提出一條能提高亮度的合理化的建議。

分析：

（1）從表中數據可以看出光敏電阻的阻值R隨光照度E的增強而減小。

（2）光（太陽）；電；從題給條件當線圈A中的電流I≥30.0mA時，動觸點D與靜觸點G、H接觸。路燈開始工作，對應的光照度小于15 lx（勒克斯）。

（3）根據題給信息，電路連接如下圖所示。

（4）ΔW=ΔPt=（P2-P1）t

=（30×10-3kW -6×10-3kW）×24×2h=34.56kWh。

（5）對于LED路燈亮度不夠，可以采取的辦法如：多布一些路燈、使用功率更大的LED燈，在LED燈下方加裝凸透鏡等。

5. （2009年湖北省黃岡市試題）一些城市開始使用了風能、光能互補燈。它是由太陽能電池板、小型風力發電機各自給24V蓄電池充電，晚上由LED（發光二極管）燈照明。下表是亮度相當的兩種燈的相關數據。要使該路燈總發光效果相當于500W白熾燈，它應由只LED燈_______聯而成。原來用500W白熾燈，若每晚供電10h，一個月（30天），消耗了_________kWh的電能。請說出這種路燈優點_____________。（至少說兩點。）

分析：從表中提供的數據，可以看出：LED燈的額定電壓是24V，額定功率是12W；題目給信息：一只12W的LED燈與一只額定電壓220V、額定功率100W的白熾燈亮度相當。由于給LED燈供電的蓄電池的電壓是24V，所以要使該路燈總發光效果相當于500W白熾燈應該將5盞LED燈并聯。

W=Pt=0.5kWh×10h×30=150 kWh。

從表中給信息可以知道LED燈的優點：節能、環保、響應時間短、多種氣候條件下都能獲得等。

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編輯/張燁