题目内容
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正=0.5kΩ，R反=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．
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 ，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）
（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正=0.5kΩ，R反=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
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=
分析：（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．
（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．
解答：解：（1）测甲元件时，R正=0.5kΩ，R反=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=
斜率为：k=
=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×（8.5×10-2）2×2.77≈0.251W
发光效率：η=
=
×100%=25.1%
故答案为：C（1）发光二极管 电容器 （2）①I=
；②4πd2I；③25.1%．
（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 |
（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×（8.5×10-2）2×2.77≈0.251W
发光效率：η=
| P0 |
| P管 |
| 0.25 |
| 1 |
故答案为：C（1）发光二极管 电容器 （2）①I=
| k |
| d2 |
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．
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．
练习册系列答案
相关题目
实验室里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正= 0.5kΩ， R反=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。
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 ，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）
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正= 0.5kΩ， R反=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 ，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）