Question

【題目】LED燈是一塊電致發光的半導體材料芯片，其優點是體積小、質量輕、耗電量低、使用壽命長、亮度高、熱量低、綠色環保、安全可靠，我國已經在大力推行使用LED燈具了。某小組同學找到了幾個圖甲所示的LED燈泡，準備描繪LED燈泡的伏安特性曲線，所用器材如下：

A.LED燈泡：額定功率0.1W；

B.電壓表V：量程0~5V，內阻約為100kΩ

C.電流表A：量程0~300mA，內阻約為10Ω

D.鋰離子電池：電動勢3.8V、內阻很小；

E.滑動變阻器R：0—50Ω，2A；

F.開關、導線若干。

（1）考慮到描繪LED燈泡的伏安特性時，燈泡兩端電壓應從零開始，同時又要盡量減小實驗誤差。下列電路中最恰當的一個是_________。

A. B.

C. D.

（2）選擇好正確的電路進行實驗，根據實驗所測得的電壓和電流，描繪出該LED燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖線可知，LED燈泡兩端電壓在2.3V以下時幾乎處于_________（選填“短路”或“斷路”）狀態，選LED燈泡的電阻隨其兩端電壓的升高而_________（選填“增大”“減小”或“不變”）。

（3）由該LED燈泡的伏安特性曲線可知，若將該LED燈泡與題中所給電源和一阻值約為的電阻串聯，則該LED燈泡的耗電功率為___________W（保留兩位有效數字）。

Answer 1

【答案】D 斷路 減小 0.024（0.023—0.025均給分）

【解析】

（1）要求電流電壓從零開始，所以電路應該用分壓電路，且由于電壓表的內阻遠遠大于待測電阻的阻值，所以應該用電流表外接法，所以電路結構選D；

（2）在2.3V以下時電路中電流為零，可以認為電路斷路，從圖像上可以看出LED燈泡的電阻隨其兩端電壓的升高而減小。

（3）將該LED燈泡與題中所給電源和一阻值約為的電阻串聯，設燈泡兩端的電壓為U，流過燈泡的電流為I，根據閉合電路歐姆定律可知，整理得：，在I-U圖像上畫出此函數，如圖所示：

圖像的交點即為燈泡的工作電壓和電流，此時的電壓為3.05V，電流為8mA，所以LED燈泡的耗電功率為