Question

【題目】課外興趣小組在一次拆裝晶體管收音機的過程中，發現一只發光二極管，同學們決定測繪這只二極管的伏安特性曲線。

(1)由于不能準確知道二極管的正負極，同學們用多用電表的歐姆擋對其進行側量，當紅表筆接A端、黑表筆同時接B端時，指針幾乎不偏轉，則可以判斷二極管的正極是_______端

(2)選用下列器材設計電路并測繪該二極管的伏安特性曲線，要求準確測出二極管兩端的電壓和電流。有以下器材可供選擇：

A.二極管Rx

B.電源電壓E＝4V(內電阻可以忽略)

C.電流表A1(量程0～50mA，內阻為r1＝0.5Ω)

D.電流表A2(量程0～0.5A，內阻為r2＝1Ω)

E.電壓表V(量程0～15V，內阻約2500Ω)

F.滑動變阻器R1(最大阻值20Ω)

C.滑動變阻器R2(最大阻值1000Ω)

H.定值電阻R3＝7Ω

I.開關、導線若干

實驗過程中滑動變限器應選___________(填“F”或“G”)，在虛線框中畫出電路圖_______(填寫好儀器符號)

(3)假設接入電路中電表的讀數：電流表A1讀數為I1，電流表A2讀數為I2，則二極管兩瑞電壓的表達式為__________(用題中所給的字母表示)。

(4)同學們用實驗方法測得二極管兩端的電壓U和通過它的電流I的一系列數據，并作出I－U曲線如圖乙所示。

(5)若二極管的最佳工作電壓為2.5V，現用5.0V的穩壓電源(不計內限)供電，則需要在電路中串聯一個電限R才能使其處于最佳工作狀態，請根據所畫出的二極管的伏安特性曲線進行分析，申聯的電阻R的阻值為_______________Ω(結果保留三位有效數字)

Answer 1

【答案】A F 119

【解析】

(1)[1]當紅表筆接端、黑表筆同時接端時，指針幾乎不偏轉，說明電阻很大，二極管反向截止，根據歐姆表的工作原理可知，黑表筆應與歐姆表內部電池的正極相連，由二極管的單向導電性可知，端應是二極管的正極；

(2)[2]由圖乙可知，實驗中要求電壓從零開始調節，故滑動變阻器應采用分壓接法；所以滑動變阻器應選阻值小的，即滑動變限器應選F；

[3]在測量正向加電壓的伏安特性曲線時，實驗中最大電壓約為3V，所以電壓表V(量程0～15V，內阻約2500Ω)不符合題意，故需要電流表A2(量程0～0.5A，內阻為)與定值電阻串聯改裝成量程為

二極管兩端的電壓在3V以內，電流在40mA以內，電流表應選用電流表A1(量程0～50mA，內阻為)；因二極管的正向電阻較小，故采用電流表外接法，同時二極管正極應接電源正極；因實驗中要求電壓從零開始調節，故滑動變阻器應采用分壓接法，所以電路圖為

(3)[4]根據電路結構特點可得

解得二極管兩瑞電壓的表達式為

(5)[5]二極管的最佳工作電壓為2.5V，現用5.0V的穩壓電源(不計內限)供電，根據圖乙可知在電路中電流為21mA，根據歐姆定律和電路結構可得申聯的電阻的阻值為