Question

2010上海世博会给广大的参观者带来了很多新科技的体验，有亚克力杆、喷雾降温、触摸屏、LED发光二极管等，请通过阅读以下材料并回答相应的问题．
（1）2010上海世博会英国馆是由6万根透明亚克力杆组成--这些杆的顶端都带有一个细小的彩色光源．白天，亚克力杆会将室外的光线导入来提供内部照明，从而营造出敞亮的空间感，到了晚上顶端的光源又使整个展馆散发出璀璨迷人的光影．如图1所示．请简述亚克力杆如何将光线从外界传导到馆内；
（2）2010上海世博会期间，气温较高的世博园区内许多区域都安装了喷雾降温装置，喷雾装置采用物理的方式，以水为原料，利用高压，将其以较高的速度输送到喷嘴，撞击喷嘴中的撞针后形成直径4微米左右的雾滴．请简述喷雾降温的原理；
（3）电阻式触摸屏将矩形区域中触摸点（X，Y）的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压．电阻式触摸屏有两层电阻，当未在触摸屏上施力时，两层电阻不接触．当有物体在触摸屏表面施以一定的压力时，上层电阻与下层电阻发生接触，该结构可以等效为如图2（a）所示的电路．此时在Y+、Y-之间加驱动电压，测量X+电压，如图2（b）所示；然后在X+、X-之间加驱动电压，测量Y+电压，如图2（c）所示．利用两次测得的电压值可获得接触点的坐标．
现在有一块长10厘米，宽6厘米的手机触摸屏，以其中心为原点建立坐标轴，则触点坐标X方向的范围是[-3厘米，3厘米]，Y方向的范围是[-5厘米，5厘米]．触摸屏的驱动电压为5伏．一位同学用笔按在屏上某点，当Y+电极施加驱动电压时，测得X+电极的电压为3.2伏；当X+电极施加驱动电压时，测得Y+电极的电压为1.5伏．请通过计算判断笔按在触摸屏上位置的坐标．
（4）2010年上海世博会大量使用LED发光二极管．小明设计了一个研究LED发光二极管特性的实验，他采用滑动变阻器改变阻值的方法，用电压表和电流表测LED发光二极管两端的电压U_D和通过它的电流I，得到一组数据记录，如下表中所示：

UD/V	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0		2.6	2.8	3.0
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	13.0	15.8	24.0	28.2	37.0

请回答下列问题：
①数据表中有一电压表的数据空白，根据图3电压表的示数完成填写空白；
②用笔画线表示导线，在下图4中连接实验器材画出小明实验的实物图；
③在I-U图5上用描点法画出LED发光二极管的伏安特性曲线；
④已知该LED发光二极管的最佳工作电压为2.5伏，现用5伏稳压电源供电，需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态，试在I-U图上画出R的图线．

Answer 1

（1）亚克力杆的折射率比空气的折射率大，入射光在杆内通过多次全反射，从一端传入室内．
（2）喷雾降温主要是利用了以下几点：
①水滴在变成4微米的雾滴的过程中，表面积增大了，易于水分子与外界交换热量，易于蒸发．
②水滴的体积变小了，质量变轻，易于随空气对流，被风带走，带走热量．
（3）串联电路中电阻越大分得的电压越大，且电阻分布是均匀的．
触点到Y-的距离为：

3.2

5

×10cm=6.4cm，
则Y坐标为6.4cm-5cm=1.4cm，
触点到X-的距离为：

1.5

5

×cm=1.8cm，
则X坐标为1.8cm-3cm=-1.2cm，
因此触点的坐标为（-1.2cm 1.4cm）；
（4）②电压电流要从0测起，所以滑动变阻器应该用分压式；二极管的电阻更接近电流表的内阻，电流表应该用外接法，如图；

①③根据表中数据，在图上描出各点，用光滑的曲线连接起来，如下图绿线所示；
由图象可知，当通过二极管的电流为15.8mA时，两端的电压为2.2V；
④根据U-I图线，当二极管的工作电压为2.5V时，工作电流约为22mA，串联电阻上分到电压应为2.5V，
故应串联的电阻为：R=

U

I

=

2.5V

22×10-3A

≈113.6Ω，
电阻R的伏安特征图线如下图黑线所示：

答：（1）亚克力杆的折射率比空气的折射率大，入射光在杆内通过多次全反射，从一端传入室内；
（2）喷雾降温主要是利用了以下几点：
①水滴在变成4微米的雾滴的过程中，表面积增大了，易于水分子与外界交换热量，易于蒸发；
②水滴的体积变小了，质量变轻，易于随空气对流，被风带走，带走热量；
（3）触点的坐标为（-1.2cm 1.4cm）；
（4）①2.2；
②实物图如上图所示；
③LED发光二极管的伏安特性曲线如上图绿线所示；
④I-U图上R的图线如上图黑线所示．