LED（发光二极管简称LED）是人类继爱迪生发明白炽灯之后最-优题课

LED（发光二极管简称LED）是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一，它是一种新型节能、环保的光源产品。如图甲是一种常见的LED手电筒，发光元件由5个发光二极管并联组成，每个发光二极管的额定电流为30mA，它的能量是由可反复充电使用的电池提供，且LED 灯发光的颜色会随电压的变化而变化，如图丙表格所示。

请回答下列问题：
（1）这种LED手电筒正常工作时的总电流为多少?
（2）图乙是一个LED与50Ω的定值电阻R串联，已知电源电压为4.2V保持不变，闭合开关S，毫安表（为读数更精确的电流表）的读数为20mA，通过计算说明此时LED灯发出什么颜色的光？
（3）若图乙中，闭合开关S，R的实际功率为0.08W，求此时LED灯通电10min消耗的电能是多少焦耳?

科目物理题型计算题难度较难

知识点：电能的输送串、并联电路的设计

小蕊同学在学习了电学知识后，观察到生活中的许多电热器都有多个挡位，于是他利用电压恒为 $10 V$ 的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器的多挡位问题。已知 $R_{1} = 20 Ω$ 、 $R_{2} = 30 Ω$ ，请计算：

（1） $S_{2}$ 闭合， $S_{1}$ 、 $S_{3}$ 断开时，电路中的电流；

（2） $S_{3}$ 断开， $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 闭合时，通电 $5 \min$ 电路消耗的电能；

（3）该电路的最大功率和最小功率之比。

太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，将热水器中质量为 $50 kg$ 、初温为 $15^{°} C$ 的水升高到 $55^{°} C$ 。（水的比热容 $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C}))$ 求：

（1）热水器中水吸收的热量 $Q$ ；

（2）若改用焦炭来加热这些水，需要完全燃烧多少千克焦炭？（焦炭的热值 $q = 3 \times 10^{7} J / kg$ ，设焦炭放出的热量全部被水吸收）

如图甲，电源电压保持不变，小灯泡上标有“ $8 V$ ”字样，电流表的量程为 $0 ~ 1.2 A$ ，如图乙是小灯泡的电流随电压变化的图象。滑动变阻器 $R_{1}$ 的最大阻值为 $20 Ω$ ，定值电阻 $R_{2}$ 的阻值为 $9 Ω$ ，当闭合 $S$ 和 $S_{2}$ 、断开 $S_{1}$ 、滑动变阻器的滑片移到中点时，小灯泡恰好正常发光。求：

（1）电源电压是多少？

（2）闭合 $S$ 和 $S_{1}$ 、断开 $S_{2}$ ，为保证电流表的安全，滑动变阻器的取值范围为多少？

（3）闭合 $S$ 和 $S_{2}$ 、断开 $S_{1}$ ，当滑动变阻器的阻值调到 $17.5 Ω$ 时，这时小灯泡的功率为 $3.2 W$ ，此时电流表的读数为多少？

汽车尾气是大气的重要污染源，而动车组可实现零排放。假设德阳与成都相距 $60 km$ ，一动车组从德阳站由静止启动后做直线运动，先加速运动 $2 \min$ ，然后以恒定速度匀速运动 $21 \min$ ，最后做减速运动 $2 \min$ 到达成都站停住。

（1）动车组从德阳站到成都站的平均速度是多少 $m / s$ ？

（2）若动车组的平均牵引力为 $2.8 \times 10^{5} N$ ，则从德阳到成都动车组的牵引力的平均功率是多少 $W$ ？

（3）如果燃油公共汽车与动车组从德阳站到成都站牵引力所做的功相同，则公共汽车排放气体污染物的质量是多少 $kg$ 。（燃油公共汽车每做 $1 J$ 功排放气体污染物 $3 \times 10^{- 6} g)$

如图所示，电源电压保持不变， $R_{2}$ 为定值电阻，小灯泡 $L$ 上标有“ $6 V 3 W$ ”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器 $R_{1}$ 的最大阻值为 $20 Ω$ ．只闭合 $S_{1}$ ，将滑动变阻器的滑片 $P$ 移动到 $A$ 端时， $L$ 正常发光；闭合所有开关时整个电路 $1 \min$ 消耗的电能为 $540 J$ ．已知电流表的量程为 $0 ~ 0.6 A$ ，电压表的量程为 $0 ~ 3 V$ ．求：

（1）电源电压。

（2） $R_{2}$ 的阻值。

（3）在保证电路安全的前提下，只闭合 $S_{1}$ 时移动滑片 $P$ 使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为

$P_{1}$ ；只闭合 $S_{2}$ 时移动滑片 $P$ 使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为 $P_{2}$ ．则 $P_{1}$ 和 $P_{2}$ 的比是多少。