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第四代电光源-----LED光源
如题1图是时下较为流行的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，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、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，是极具发展前途的新光源。LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，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。题2图是LED的元件符号。
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，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态。利用题3图所示电路可以研究发光二极管的工作特性：把一个正常发光时电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流数据，画出
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图象，如4图所示。
(1)LED灯主要由________(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成；它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯低。
(2)如3图所示，闭合开关，二极管发光，电流表与电压表均有示数，此时若将滑片P慢慢向右移动时，下列说法正确的是（_____________）
A.电流表示数变小，电压表示数变大，二极管变暗
B.电流表示数变大，电压表示数变大，二极管变亮
C.电流表示数变小，电压表示数变小，二极管变暗
D.电流表示数变大，电压表示数变小，二极管变亮
(3)在3图中，闭合开关S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开开关S，将二极管的正负极接线柱对调后再闭合开关S，LED________（选填“能”或“不能”）发光；此时电流表的示数为________A，电压表的示数为__________V。
(4)由4图可知，二极管正常发光时的电阻是__________Ω。
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为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。汽车的动能除了转化为电能外，其余的转化为内能。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶l00km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek随s变化的图象，如题图所示。
(1)汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为___________kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为3.22×108J，则燃油的热值为___________J/kg。(已知燃油的密度为0.7×103kg/m3)
(2)测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，下列说法正确的是 （__________）
A.汽车受到的阻力为1.2×104N B.汽车行驶的时间为20s
C.汽车牵引力做的功为3.2×108J D.汽车牵引力做功的功率为20kW
(3)由图象可知，表示开启发电机进行测试的图线是___________(填“①”或“②”)，判断的依据是：开启发电机后，有一部分动能转化为电能；而关闭发电机后，动能全部用于克服摩擦力做功，因此___________(选填“开启”或“关闭”)发电机时运动的路程会较长。
(4)若汽车正常行驶时的动能Ek0=3.75×105J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有___________J的动能转化为内能。
如何用一个电压表和一个已知电阻来测某未知电阻的阻值，小林设计了如图所示的电路。实验时，已知R1为9Ω，在闭合开关S的情况下，断开开关S1时电压表的示数为1.8V，闭合天关S1时，电压表的示数为2.7V。整个实验过程中电池的电压不变，求：
(1)电源电压；
(2)被测电阻R2的阻值；
(3)电路消耗的最大电功率。
跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱．在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）运动员下落的总路程；
（2）整个下降过程重力做的功；
（3）匀速下降时重力做功的功率．
如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图。所用实验器材是：学生电源(6V)、电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)、电阻箱(0～999.9Ω)、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)探究“电流与电压的关系”时，所测得的几组电流、电压值见表一。分析表一中的数据可知：电阻箱接入电路的阻值为________Ω，此实验中滑动变阻器除了保护电路的作用，另一个作用是_______。通过表一可得结论： _______。
实验序号 | 电压U/V | 电流I/A |
1 | 1.0 | 0.20 |
2 | 1.5 | 0.30 |
3 | 2.0 | 0.40 |
(2)探究“电流与电阻的关系”时，应调节电阻箱，改变它接入电路中的阻值，测得几组数据见表二。分析表二中实验序号1和3数据可知：电阻箱两端的电压为____V，而实验序号2错误的原因在于： ____。
实验序号 | 电阻R/ | 电流I/A |
1 | 5 | 0.4 |
2 | 10 | 0.24 |
3 | 20 | 0.10 |
(3)为完成以上实验，实验中所用的滑动变阻器最大阻值不能小于__________Ω。
小红利用如1图所示的电路图测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率。
(1)连接电路时，开关应处于_______状态，闭合开关，将滑动变阻器的滑片慢慢向左移动时，将会观察到电流表的示数______，电压表的示数______(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)小红调节滑动变阻器的滑片P，多次进行了小灯泡的电功率的测量。当电流表示数如2图乙所示，通过小灯泡的电流是___________A。
(3)电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I-U图象如3图所示，则小灯泡的额定功率是_________W。由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_________。
(4)小红在实验中进行了多次测量，其测量目的是（_________）(选填下面的字母)。
A.求出灯泡在不同电压下功率的平均值，这样可以减小误差。
B.找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系。
