(2006•连云港三模)实验桌上有外形十分相似的发光二极管和电容器各一只,它们的性能均正常.

(2006•连云港三模)实验桌上有外形十分相似的发光二极管和电容器各一只,它们的性能均正常.
(1)现在用多用电表的欧姆挡,分别测量它们的正反向电阻.测量结果如下:测甲元件时,R=0.5kΩ,R=100kΩ;测乙元件时,开始时指针偏转到0.5kΩ,接着读数逐渐增加,最后停在“∞”上.则甲、乙二个元件分别是______、______.
(2)若想测量上述发光二极管的发光效率,某同学设计了如图甲所示的实验:将一个标有“0.5V 1W”的发光二极管接入电路,使之正常发光,在发光二极管的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头,以测定与光源间距为d时相应的光强值I(单位面积上光的照射功率).实验测得数据如下表,并用一数字图象处理器将表内数据分别在I-d、I-d-1、I-d-2坐标平面内标得如下数据点,如图乙所示.
d/×10-2m 2.50 3.50 4.50 5.50 6.50 7.50 8.50 9.50
I/W•m-2 32.00 16.33 9.97 6.61 4.73 3.56 2.77 2.22

①根据图中三个数据点图,可以将I与d之间的数学关系式写为
I=
k
d2
I=
k
d2
,其中的常量为______.
②若把发光二极管看成点光源,在与点光源等距离的各点,可以认为光源向各个方向发出的光强大小几乎相等.此时,我们可以建立一个点光源散射光的模型,从而求出光源的发光功率P0、光强I及相应的与光源距离d之间的关系式:P0=______.
③根据以上条件和有关数据,可以算出这个发光二极管的电--光转换效率约为η=______.(不考虑光传播过程中的能量损失)
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爱穿红裙子的女孩 幼苗

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解题思路:(1)多用电表能测量电器的电压、电阻及电流,除直流电流外还可以交流电流.电阻是表笔正反接均一样,而二极管具有单向导通性,所以若正向电阻阻值小,那么反向阻值必大.对于电容器是容纳电荷的,刚接通时多用电表中电源对电容器进行充电,稳定后相当于断开,阻值会变得很大.
(2)①a、b图象是曲线,很难确定I与d的关系.而c图象是过原点的直线,该直线表示横坐标与纵坐标成正比,然后求出斜率,即可求得I与d的关系式.
②光强等于单位时间流过单位面积的光能,相同时间内通过各个球面的能量是相等的;
③将光源的发光功率除以电功率,就可以得到发光效率.

(1)测甲元件时,R=0.5kΩ,R=l00kΩ,说明正向接时阻值较小,反向接时阻值较大,具有单向导电性,因此甲元件是发光二极管;测乙元件时,开始指针偏转到0.5kΩ,接着读数逐渐增加,最后停在100kΩ上.说明刚开始时正在给电容器充电,阻值较小,当稳定后阻值会很大.则乙元件是电容器.
(2)图C为过原点的直线,根据数学知识得知:光强与距离的平方成正比;
表达式为:I=[k
d2
斜率为:k=
40
2×103=0.02W
(2)光强等于单位时间流过单位面积的光能,故发光功率为:
P0=SI=4πd2I
故答案为:P0=4πd2I.
(3)由表格知,
当d=8.5×10-2m时,I=2.77W•m2,则
发光功率为:P0=SI=4πd2I=4×3.14×(8.5×10-22×2.77≈0.251W
发光效率:η=
P0
P管=
0.25/1]×100%=25.1%
故答案为:C(1)发光二极管电容器(2)①I=
k
d2;②4πd2I;③25.1%.

点评:
本题考点: 伏安法测电阻.

考点点评: 第1题中多用电表测电阻时,表盘刻度不均匀,从右向左间格越来越密,同时测量读数时指针尽可能在中间附近.二极管具有单向导通性.
第2题关键明确光强的物理意义以及其定义,同时要能结合图象进行分析计算.

1年前

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