小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個(gè)指示燈,如圖 甲所示.小明將電源插排拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn),每個(gè)指示燈實(shí)際上是一個(gè)發(fā)光二極管,每個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上.   他通過(guò)查閱資料得知,發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似,由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦裕?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電壓時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光;當(dāng)加反向電壓時(shí),發(fā)光二極管截止(電阻可視為無(wú)窮大)且不發(fā)光.如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖乙所示的正弦交流電路中,只有在交流電壓正半周期時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,在負(fù)半周期時(shí)不導(dǎo)通.并可以證明:若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)其兩端的電壓,當(dāng)所加的交流電壓為 U 時(shí),電阻 R上的電壓為UR=數(shù)學(xué)公式U-UD≈0.45U-UD,
實(shí)際上交流電壓值是變化的,其瞬時(shí)可達(dá)到的最大值約為數(shù)學(xué)公式U,查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓約為2V,通過(guò)它的電流約為l0mA,
計(jì)算時(shí)忽略發(fā)光二極管發(fā)光過(guò)程中消耗功率的變化.


(1)為了保證發(fā)光二極管的安全,需要串聯(lián)一個(gè)多大阻值的定值電阻?
(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大?
(3)如果我國(guó)有一億個(gè)家庭每天使用帶有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈的插排,每天工作24小時(shí),那么我國(guó)每年(按365天計(jì)算)要損耗多少度電?
(4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時(shí)要如何節(jié)約用電?

解:(1)因電阻與二極管串聯(lián),所以通過(guò)二者的電流均為I=10mA=0.01A,
電阻兩端的最大電壓UR=U-UD=×220V-2V≈309V,
定值電阻的阻值R===3.09×104Ω.
(2)加在電阻上的電壓UR=0.45U-UD=0.45×220V-2V=97V,
電阻所消耗的功率PR==≈0.3W,
發(fā)光二極管消耗的功率PD=UDI=2×0.01W=0.02W,
所以,發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率:P=PR+PD=0.32W.
(3)消耗電能:W=Pt=108×0.32×10-3KW×365×24h=2.8×108KWh.
(4)當(dāng)電源插排不用時(shí),及時(shí)關(guān)閉電源插排上的開(kāi)關(guān),或拔掉電源插頭.
答:(1)為了保證發(fā)光二極管的安全,需要串聯(lián)一個(gè)約3.09×104Ω的定值電阻;
(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率約為0.32W;
(3)我國(guó)每年約要損耗2.8×108KWh的電能;
(4)當(dāng)電源插排不用時(shí),及時(shí)關(guān)閉電源插排上的開(kāi)關(guān),或拔掉電源插頭.(合理即可)
分析:(1)先根據(jù)題意求出電阻兩端的最大電壓,再根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出定值電阻的阻值.
(2)先根據(jù)題意求出此時(shí)電阻兩端的電壓,再根據(jù)P=求出電阻消耗的電功率,根據(jù)P=UI求出發(fā)光二極管消耗的功率,兩者之和即為此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率.
(3)根據(jù)W=Pt求出求出我國(guó)每年要損耗的電能.
(4)根據(jù)以上結(jié)果可知,我們可以從通電時(shí)間著手進(jìn)行解答.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是利用好題中隱含的條件.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個(gè)指示燈,如圖 甲所示.小明將電源插排拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn),每個(gè)指示燈實(shí)際上是一個(gè)發(fā)光二極管,每個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上.他通過(guò)查閱資料得知,發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似,由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦裕?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電壓時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光;當(dāng)加反向電壓時(shí),發(fā)光二極管截止(電阻可視為無(wú)窮大)且不發(fā)光.如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖乙所示的正弦交流電路中,只有在交流電壓正半周期時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,在負(fù)半周期時(shí)不導(dǎo)通.并可以證明:若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)其兩端的電壓,當(dāng)所加的交流電壓為U時(shí),電阻R上的電壓為UR=
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U-UD≈0.45U-UD,實(shí)際上交流電壓值是變化的,其瞬時(shí)可達(dá)到的最大值約為
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U,查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓約為2V,通過(guò)它的電流約為l0mA,計(jì)算時(shí)忽略發(fā)光二極管發(fā)光過(guò)程中消耗功率的變化.

(1)為了保證發(fā)光二極管的安全,需要串聯(lián)一個(gè)多大阻值的定值電阻?
(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大?
(3)如果我國(guó)有一億個(gè)家庭每天使用帶有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈的插排,每天工作24小時(shí),那么我國(guó)每年(按365天計(jì)算)要損耗多少度電?
(4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時(shí)要如何節(jié)約用電?

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科目:初中物理 來(lái)源:2010年第二十屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽初賽試卷(解析版) 題型:解答題

小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個(gè)指示燈,如圖 甲所示.小明將電源插排拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn),每個(gè)指示燈實(shí)際上是一個(gè)發(fā)光二極管,每個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上.      他通過(guò)查閱資料得知,發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似,由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦裕?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電壓時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光;當(dāng)加反向電壓時(shí),發(fā)光二極管截止(電阻可視為無(wú)窮大)且不發(fā)光.如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖乙所示的正弦交流電路中,只有在交流電壓正半周期時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,在負(fù)半周期時(shí)不導(dǎo)通.并可以證明:若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)其兩端的電壓,當(dāng)所加的交流電壓為 U 時(shí),電阻 R上的電壓為UR=U-UD≈0.45U-UD
實(shí)際上交流電壓值是變化的,其瞬時(shí)可達(dá)到的最大值約為U,查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓約為2V,通過(guò)它的電流約為l0mA,
計(jì)算時(shí)忽略發(fā)光二極管發(fā)光過(guò)程中消耗功率的變化.


(1)為了保證發(fā)光二極管的安全,需要串聯(lián)一個(gè)多大阻值的定值電阻?
(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大?
(3)如果我國(guó)有一億個(gè)家庭每天使用帶有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈的插排,每天工作24小時(shí),那么我國(guó)每年(按365天計(jì)算)要損耗多少度電?
(4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時(shí)要如何節(jié)約用電?

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科目:初中物理 來(lái)源:2010年第二十屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽試卷(解析版) 題型:解答題

小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個(gè)指示燈,如圖 甲所示.小明將電源插排拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn),每個(gè)指示燈實(shí)際上是一個(gè)發(fā)光二極管,每個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上.      他通過(guò)查閱資料得知,發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似,由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦裕?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電壓時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光;當(dāng)加反向電壓時(shí),發(fā)光二極管截止(電阻可視為無(wú)窮大)且不發(fā)光.如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖乙所示的正弦交流電路中,只有在交流電壓正半周期時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,在負(fù)半周期時(shí)不導(dǎo)通.并可以證明:若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)其兩端的電壓,當(dāng)所加的交流電壓為 U 時(shí),電阻 R上的電壓為UR=U-UD≈0.45U-UD,
實(shí)際上交流電壓值是變化的,其瞬時(shí)可達(dá)到的最大值約為U,查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓約為2V,通過(guò)它的電流約為l0mA,
計(jì)算時(shí)忽略發(fā)光二極管發(fā)光過(guò)程中消耗功率的變化.


(1)為了保證發(fā)光二極管的安全,需要串聯(lián)一個(gè)多大阻值的定值電阻?
(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大?
(3)如果我國(guó)有一億個(gè)家庭每天使用帶有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈的插排,每天工作24小時(shí),那么我國(guó)每年(按365天計(jì)算)要損耗多少度電?
(4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時(shí)要如何節(jié)約用電?

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個(gè)指示燈?如圖4甲所示。小明將電源插排拆開(kāi)啟發(fā)現(xiàn),每個(gè)指示燈實(shí)際上是一個(gè)發(fā)光二極管,每個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上。

他通過(guò)查閱資料得知,發(fā)光二極管的站構(gòu)與普通二極管相似,由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,具有單向?qū)щ娦。?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電壓時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光;當(dāng)加反向電壓時(shí),發(fā)光二極管截止(電阻可視為無(wú)窮大)且不發(fā)光。如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖14乙所示的正弦交流電路中,只有在交流電壓正半周期時(shí),發(fā)光二極管導(dǎo)通,在負(fù)半周期時(shí)不導(dǎo)通。并可以證明:若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)其兩端的電壓,當(dāng)所加的交流電壓為U時(shí),電阻R上的電壓為,實(shí)際上交流電壓值是變化的,其瞬時(shí)可達(dá)到的最大值約為     。    

查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓約為2V,通過(guò)它的電流約為l0mA,

計(jì)算時(shí)忽略發(fā)光二極管發(fā)光過(guò)程中消耗功率的變化。

(1)為了保證發(fā)光二極管的安全叩需要串聯(lián)一個(gè)多大阻值的定值電阻?

(2)此時(shí)發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大?

(3)如果我國(guó)有一億個(gè)家庭每天使用帶有一個(gè)發(fā)光二極管指示燈的插排?每天工作24小時(shí),那么我國(guó)每年(按365天計(jì)算)要損耗多少度電?

(4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時(shí)要如何節(jié)約用電?

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