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： 14580J 3×80% =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：

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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。

• 创新电路的设计
• 电压、额定电压
• 电功或电能的计算

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。