11. LED灯是一种节能光源。为了比较LED灯、白炽灯和荧光灯的发光效率，小明用如图所示的装置进行实验($R_0$为光敏电阻，其电阻值与光照度成反比)。实验过程如下：① 先把“220 V 15 W”的白炽灯接入灯座，使灯泡与温度计玻璃泡的距离约为2 cm，灯泡与光敏电阻的距离约为30 cm；② 闭合开关S和$S_1$，通电10 min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入表中；③ 把“220 V 15 W”的荧光灯和LED灯分别接入灯座，重复上述实验。
| 电灯种类 | 盒内初温/${°C}$ | 盒内末温/${°C}$ | 电流表示数/mA |
| - | - | - | - |
| 白炽灯 | 20 | 78 | 6 |
| 荧光灯 | 20 | 50 | 15 |
| LED灯 | 20 | 35 | 60 |
分析数据，回答下列问题。
(1)通过比较可知，正常发光时，电能转化为内能最多的灯是。
(2)通过比较可知，正常发光时，电能转化为光能最多的灯是。
(3)发光效率最高的灯是。
(4)综合分析实验装置和实验数据可知：正常发光时，15 W的LED灯与W的白炽灯亮度相当。
| 电灯种类 | 盒内初温/${°C}$ | 盒内末温/${°C}$ | 电流表示数/mA |
| - | - | - | - |
| 白炽灯 | 20 | 78 | 6 |
| 荧光灯 | 20 | 50 | 15 |
| LED灯 | 20 | 35 | 60 |
分析数据，回答下列问题。
(1)通过比较可知，正常发光时，电能转化为内能最多的灯是。
(2)通过比较可知，正常发光时，电能转化为光能最多的灯是。
(3)发光效率最高的灯是。
(4)综合分析实验装置和实验数据可知：正常发光时，15 W的LED灯与W的白炽灯亮度相当。
答案：盒内温度升高的多少
白炽灯
电流表示数的大小
LED灯
LED灯
150
白炽灯
电流表示数的大小
LED灯
LED灯
150
解析：
【分析】
1. 对于问题(1)：三个灯的额定功率相同，通电时间相同，消耗的总电能相同。电能会转化为内能和光能，密封盒内的空气吸收内能越多，温度升高越多，因此可通过盒内温度升高的多少判断转化为内能的多少。
2. 对于问题(2)：已知光敏电阻阻值与光照度成反比，光照越强，光敏电阻阻值越小，根据欧姆定律，电路中电流越大，因此电流表示数的大小可反映光照强度，即转化的光能多少。
3. 对于问题(3)：发光效率是光能占消耗电能的比例，结合前两问，LED灯转化的内能最少、光能最多，因此发光效率最高。
4. 对于问题(4)：光敏电阻阻值与光照度成反比，电流与光敏电阻阻值成反比，因此电流与光照度成正比。LED灯电流是白炽灯的10倍，说明相同功率下LED灯的光照度是白炽灯的10倍，因此15W的LED灯的光照度相当于15W×10=150W白炽灯的光照度，即亮度相当。
【解析】
(1) 三个灯的功率均为15W，通电时间相同，根据$W=Pt$，消耗的电能相同。电能转化为内能和光能，盒内空气吸收的内能越多，温度升高越多。由表格数据可知，白炽灯的盒内温度升高最多，说明其电能转化为内能最多。因此通过比较盒内温度升高的多少，可知电能转化为内能最多的是白炽灯。
(2) 光敏电阻的电阻值与光照度成反比，即光照度越强，光敏电阻阻值越小。电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，光敏电阻阻值越小，电路中电流越大，电流表示数越大，说明转化的光能越多。表格中LED灯的电流表示数最大，因此转化的光能最多。即通过比较电流表示数的大小，可知电能转化为光能最多的是LED灯。
(3) 发光效率是指转化的光能占消耗电能的比例。LED灯消耗的电能与其他灯相同，但转化的内能最少（温度升高最少），转化的光能最多（电流表示数最大），因此其发光效率最高，即LED灯。
(4) 因为光敏电阻阻值$R_0$与光照度$E$成反比，即$R_0=\frac{k}{E}$（$k$为常数），电路中电流$I=\frac{U}{R_0+R_{其他}}$，近似认为电流$I$与$E$成正比（$R_{其他}$远小于$R_0$）。LED灯的电流是白炽灯的$\frac{60mA}{6mA}=10$倍，说明相同功率下，LED灯的光照度是白炽灯的10倍。因此15W的LED灯的光照度与$15W×10=150W$的白炽灯的光照度相当，即亮度相当。
【答案】
(1) 盒内温度升高的多少；白炽灯
(2) 电流表示数的大小；LED灯
(3) LED灯
(4) 150
【知识点】
光敏电阻特性；电功与能量转化；发光效率
【点评】
本题通过转换法将抽象的光照度、能量转化情况转化为可测量的电流、温度数据，考查了对能量转化、欧姆定律的综合应用，需要学生具备分析实验装置和数据的能力。
【难度系数】
0.6
1. 对于问题(1)：三个灯的额定功率相同，通电时间相同，消耗的总电能相同。电能会转化为内能和光能，密封盒内的空气吸收内能越多，温度升高越多，因此可通过盒内温度升高的多少判断转化为内能的多少。
2. 对于问题(2)：已知光敏电阻阻值与光照度成反比，光照越强，光敏电阻阻值越小，根据欧姆定律，电路中电流越大，因此电流表示数的大小可反映光照强度，即转化的光能多少。
3. 对于问题(3)：发光效率是光能占消耗电能的比例，结合前两问，LED灯转化的内能最少、光能最多，因此发光效率最高。
4. 对于问题(4)：光敏电阻阻值与光照度成反比，电流与光敏电阻阻值成反比，因此电流与光照度成正比。LED灯电流是白炽灯的10倍，说明相同功率下LED灯的光照度是白炽灯的10倍，因此15W的LED灯的光照度相当于15W×10=150W白炽灯的光照度，即亮度相当。
【解析】
(1) 三个灯的功率均为15W，通电时间相同，根据$W=Pt$，消耗的电能相同。电能转化为内能和光能，盒内空气吸收的内能越多，温度升高越多。由表格数据可知，白炽灯的盒内温度升高最多，说明其电能转化为内能最多。因此通过比较盒内温度升高的多少，可知电能转化为内能最多的是白炽灯。
(2) 光敏电阻的电阻值与光照度成反比，即光照度越强，光敏电阻阻值越小。电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，光敏电阻阻值越小，电路中电流越大，电流表示数越大，说明转化的光能越多。表格中LED灯的电流表示数最大，因此转化的光能最多。即通过比较电流表示数的大小，可知电能转化为光能最多的是LED灯。
(3) 发光效率是指转化的光能占消耗电能的比例。LED灯消耗的电能与其他灯相同，但转化的内能最少（温度升高最少），转化的光能最多（电流表示数最大），因此其发光效率最高，即LED灯。
(4) 因为光敏电阻阻值$R_0$与光照度$E$成反比，即$R_0=\frac{k}{E}$（$k$为常数），电路中电流$I=\frac{U}{R_0+R_{其他}}$，近似认为电流$I$与$E$成正比（$R_{其他}$远小于$R_0$）。LED灯的电流是白炽灯的$\frac{60mA}{6mA}=10$倍，说明相同功率下，LED灯的光照度是白炽灯的10倍。因此15W的LED灯的光照度与$15W×10=150W$的白炽灯的光照度相当，即亮度相当。
【答案】
(1) 盒内温度升高的多少；白炽灯
(2) 电流表示数的大小；LED灯
(3) LED灯
(4) 150
【知识点】
光敏电阻特性；电功与能量转化；发光效率
【点评】
本题通过转换法将抽象的光照度、能量转化情况转化为可测量的电流、温度数据，考查了对能量转化、欧姆定律的综合应用，需要学生具备分析实验装置和数据的能力。
【难度系数】
0.6