题目
天翔一家计划中考结束后到腾龙洞旅游，于是爸爸买回一种新式手电筒．它的前端有3颗发光灯，能发出耀眼的白光，老板说那是3颗并联关系的高亮度发光二极管．想起爷爷有一个老式的手电，天翔想到：可否做一个调查，对二者作对比研究呢？结果，天翔收集到以下一些资料：
A、爷爷的手电需要三节干电池（每节电压为1.5V）供电，更换××牌新电池后可连续正常发光3小时；采用白炽灯泡，发光时灯丝温度很高，正常工作电流约为0.3A；灯泡使用寿命约为50小时，为方便更换，灯头采用螺旋式．
B、爸爸的新手电使用二节干电池供电，但发光时亮度比爷爷的老手电要亮得多；更换××牌新电池后可连续发光20小时；发光二极管属冷光源，正常发光时温度几乎不升高（接近室温），所以其使用寿命极高，可达10万小时；另外，抗震能力强，电光转换效率（电流通过电灯时，转化成的光能在所消耗的电能中占的百分比）高也是其显著特征；灯泡被直接焊接在一小块电路板上．
①爷爷的手电筒的额定工作电压是______V；
②经过比较，两种手电除开灯泡及其连接不同外，其他电路一样，请在右边方框内帮天翔画出他家新买的手电的电路图（框内已画出了发光二极管的符号）．
③发光二极管手电有许多优点，如：抗震能力强、使用寿命高、电光转换效率高、______．
④比较而言，老式手电的灯泡寿命很低，主要因为______．
⑤新式手电为什么将灯泡焊接在电路板上，而不采用螺旋式灯头呢？______．
⑥经测量，手电筒在不能正常发光时，干电池的电能被消耗80%，计算一节××牌干电池所储存的电能大约是多少焦耳？（写出计算过程） |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
①三节干电池串联后的电压为1.5V×3=4.5V．
②开关控制干路，三个二极管并联，注意的是二极管的正负不能接错，因为二极管具有单向导电性．如图：
③发光二极管手电的优点有节能、亮度高、灯泡不需频繁更换．
④由题目所给信息可知发光时，老式手电的灯泡灯丝温度高，灯丝容易熔断．
⑤新式手电灯泡使用寿命长，不需频繁更换，所以将灯泡焊接在电路板上．
⑥由老式手电的相关数据可知灯泡正常发光所消耗的电能：
W=UIt=4.5V×0.3A×3×3600s=14580J，
所以1节干电池所储存的电能为：=6075J．
答：一节××牌干电池所储存的电能大约是6075J． |
考点梳理
初中三年级物理试题“天翔一家计划中考结束后到腾龙洞旅游，于是爸爸买回一种新式手电”旨在考查同学们对
创新电路的设计、
电压、额定电压、
电功或电能的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
此练习题为精华试题，现在没时间做？添加到收藏夹，以后再看。
根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
考点名称：创新电路的设计
电路设计：是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路：例如：探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等。
电路设计中常见的方法：
1、用若干个开关控制同一个用电器：要求不管哪个开关闭合，用电器都能工作，那么这若干个开关一定是并联的，并且用电器在它们的干路上。
2、开关的短路用法：要求当开关闭合时，一灯发光，开关断开时两灯都发光，就要把这两盏灯串联，把开关与其中一灯并联，在开关闭合时造成这盏灯短路，从而达到只有一盏灯发光的目的。
3、单刀双掷开关的应用：
(1)改变电路的连接方式，使用电器由并联变为串联，或由串联变为并联。
(2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置，随意拨动任何一个开关，都能使灯由亮变灭，由灭变亮。
4、简单的混联：每个支路上的用电器工作时，总有一个特殊的用电器与它们一起工作，这个特殊的用电器就要安装在它们的干路上。
电路设计的基本步骤：
1、 明确设计任务要求：
充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。
2、 方案选择：
根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。
3、 根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择：
具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制;接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算;器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
4、 电路原理图的绘制：
电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图;信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反;图形符号和标准，并加适当的标注;连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。
电子电路故障检查的一般方法
对于新设计组装的电路来说，常见的故障原因有：
(1)实验电路与设计的原理图不符;元件使用不当或损坏;
(2)设计的电路本身就存在某些严重缺点，不能满足技术要求，连线发生短路和开路;
(3)焊点虚焊，接插件接触不良，可变电阻器等接触不良;
(4)电源电压不合要求，性能差;
(5)仪器作用不当;
(6)接地处理不当;
(7)相互干扰引起的故障等。
检查故障的一般方法有：直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法旁路法、短路法、断路法、暴露法等，下面主要介绍以下几种：
1. 直接观察法和信号检查法：与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相似，只是更有目标针对性。
2. 信号寻迹法：在输入端直接输入一定幅值、频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值，如哪一级异常，则故障就在该级;对于各种复杂的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端加入适当信号，检查输出端的输出是否满足设计要求。
3. 对比法：将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数(或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数)进行比对，判断故障点，找出原因。
4. 部件替换法：用同型号的好器件替换可能存在故障的部件。
5. 加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采用加速暴露法，如敲击元件或电路板检查接触不良、虚焊等，用加热的方法检查热稳定性差等等。
考点名称：电压、额定电压
电压：使电路中的自由电荷定向移动形成电流。
额定电压：就是用电器正常工作时的电压。额定电压是电器长时间工作时所适用的最佳电压。高了容易烧坏，低了不正常工作(灯泡发光不正常，电机不正常运转)。此时电器中的元器件都工作在最佳状态，只有工作在最佳状态时，电器的性能才比较稳定，这样电器的寿命才得以延长。
电压的单位
电压的单位是伏特，简称伏，符号“V”表示，常用的电压单位有：千伏(kV)、毫伏(mA)、微伏(μV)。换算关系：1kV=1000V，1V=1000mV，1mV=1000μV。
常见电压值的划分
(1)不高于36V的电压为安全电压.
(2)1000V以下的电压叫低压。
(3)1000V以上的电压叫高压。
考点名称：电功或电能的计算
电能是表示电流做多少功的物理量，电能指电以各种形式做功的能力(所以有时也叫电功 )，分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。
电功计算基本公式及推导公式(适用于纯电阻电路)：W=UIt，W=I2Rt，W=U2t/R，W=Pt，W=Uq。
电能单位是“度”，它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h。在物理学中，更常用的能量单位(也就是主单位，有时也叫国际单位)是焦耳，简称焦，符号是J。它们的关系是：1kW·h=3.6×106J，电能公式：W=UIt=Pt 根据欧姆定律(I=U/R)可以进一步推出：W=I2Rt=U2t/R
电功计算：
1. W=UQ电
电能也是一种能量，而这种能量的实施者就是电荷，电荷量就是这种能量在一般的时间内所有参与作功从A点到B点的实行者，每个电荷从A点到B点做的功就是电压，两者相乘就是AB的电功，就是消耗的电能
2. W=UIt
我们来看一下电功的含义，电功通俗的讲就是AB之间的一段时间A点到B点所消耗的电能(A点到B点可以是一个用电器，也可以是一部分电路)电压的实质是一个单位的电荷从A点到B点所做的功，电流提供的是在一个单位时间内AB之间的电荷量，时间也有了，那么AB之间的电荷量在一定时间内从A点到B点所做的功也就是消耗的电能就是W=UIt
3. W=Pt
W电功、P电功率、t时间
像功的计算方法一样就是功率乘以时间，在生活中可以理解为工作总量=工作效率×工作时间，同样道理电所做的功当就等于电做功的效率乘以时间。
W=I2Rt (纯电阻电路)
