Question

13．發(fā)光二極管（LED）是一種節(jié)能、環(huán)保的元器件，被廣泛應用到顯示器、照明等各領域．某興趣小組為探究工作電壓是“1.4～4V”、最大正向直流電源是“5～20mA”的LED管的I-U曲線，設計了如圖①所示的實驗電路．實驗室備有以下器材：
電流表A₁：量程0～50mA，內阻約為50Ω
電流表A₂：量程0～200mA，內阻約為10Ω
電壓表V：量程0～5V，內阻約為10kΩ
滑動變阻器R₁：阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A
滑動變阻器R₂：阻值范圍0～1kΩ，允許最大電流100mA
直流電源E：輸出電壓6V，內阻不計
開關（S）、導線若干

（1）為了提高實驗結果的準確性，電流表應選擇A₁；滑動變阻器
應選用R₁（以上填器材代號）．
（2）實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)描點繪出了如圖②所示的I-U圖象．根據(jù)圖象，可知二極管的阻值在電壓為0.8V～1.5V之間時的變化規(guī)律：先變小后變大（選填“先變小后不變”或“先變大后不變”）．
（3）發(fā)光二極管（LED）的效率η與通過二極管的電流I的關系曲線如圖③所示．其中發(fā)光二極管的效率η是指輻射的全部光功率Φ與供給發(fā)光二極管的電功率比值．則發(fā)光二極管效率達最大時其電阻R_L=267Ω，輻射的光功率Φ=0.00576 W．（計算結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）由題中給出的電壓及圖中數(shù)據(jù)可明確電流表的選擇，根據(jù)實驗接法得出正確的滑動變阻器；
（2）根據(jù)圖象的斜率可明確電阻的變化；
（3）由圖可知達最大效率時的電流值，則可由I-U圖象得出對應的電阻；再效率比可求得光功率．

解答 解：由圖2可知，測量的電流值沒有超過10mA；故只能選用A₁進行測量；因本實驗采用分壓接法，則滑動變阻器應選擇小電阻；故選R₁；
（2）由圖可知，圖象的斜率先增大后減小，而I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；故可知電阻先變小后變大；
（3）由圖③可知，當效率達最大時，電流為6mA，由圖②可知，電壓為1.6V，則電阻R=$\frac{1.6}{6×1{0}^{-3}}$=267Ω；
此時效率為60%；功率P=UI=1.6×6×10^-3=9.6×10^-3W；
光功率Φ=60%P=9.6×10^-3×0.6=0.00576W；
故答案為：（1）A₁　R₁　  （2）先變小后不變； （3）267    0.00576

點評 本題考查測量伏安特性曲線的實驗，要注意明確實驗儀表的選擇及圖象的應用，要注意正確理解圖象，并能由圖象結合所學物理規(guī)律進行分析求解．