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试题
类型:综合题
难度系数:0.40
所属科目:初中物理
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LED灯制冷片


LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点,成为人们照明的首选产品。但就目前而言,LED灯电光转化效率仅有20%,剩下的能量白白耗散掉,使自身温度升高,从而影响使用寿命。
研究表明,利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应,将LED灯和半导体制冷片接触,当制冷片和直流电源连接成通路时,就可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种,甲图是一个半导体制冷单元的原理图,P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接,下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端,此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体,铜片A会从空气吸收热量,铜片B会向空气放出热量,反之,改变直流电源的正负极,铜片B会从空气吸收热量,铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时,电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量,当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量;从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现,改变半导体制冷片两端电压,得到LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时,LED灯温度快速降低至27℃,之后LED灯持续放热,温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源,半导体制冷片和LED灯均停止工作,LED灯温度突然跃升到48℃,然后下降到室温。

(1)LED灯发光时,将电能转化为光能外,还转化为______能;
(2)为了延长LED灯的使用寿命,应该将LED灯和甲图的铜片______(A/B)紧密接触。若将甲图中电源换成交流电源,此时______(能/不能)对LED灯正常制冷;
(3)甲图中,电荷的能量在N型半导体______(高于/低于)P型半导体;
(4)根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像,下列说法错误的是______
A.使用半导体制冷片后,不同电压下LED灯温度均有所下降
B.加在半导体制冷片两端的电压越高,冷却效果越好
C.加在半导体制冷片两端的电压为5V时,冷却效果最好
D.加在半导体制冷片两端的电压为6V时的冷却效果比7V好,比8V差
(5)根据文中信息,从开始到停止工作LED灯温度随时间变化的大致图像是______
A. B. C. D.
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sin x = 1/2 ←→ arcsin x = π/6
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sin x = 1 ←→ arcsin x = π/2

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2019-09-19

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