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【题目】课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中,发现一只发光二极管,同学们决定测绘这只二极管的伏安特性曲线。

(1)由于不能准确知道二极管的正负极,同学们用多用电表的欧姆挡对其进行侧量,当红表笔接A端、黑表笔同时接B端时,指针几乎不偏转,则可以判断二极管的正极是_______端

(2)选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏安特性曲线,要求准确测出二极管两端的电压和电流。有以下器材可供选择:

A.二极管Rx

B.电源电压E=4V(内电阻可以忽略)

C.电流表A1(量程0~50mA,内阻为r1=0.5Ω)

D.电流表A2(量程0~0.5A,内阻为r2=1Ω)

E.电压表V(量程0~15V,内阻约2500Ω)

F.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)

C.滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω)

H.定值电阻R3=7Ω

I.开关、导线若干

实验过程中滑动变限器应选___________(填“F”或“G”),在虚线框中画出电路图_______(填写好仪器符号)

(3)假设接入电路中电表的读数:电流表A1读数为I1,电流表A2读数为I2,则二极管两瑞电压的表达式为__________(用题中所给的字母表示)。

(4)同学们用实验方法测得二极管两端的电压U和通过它的电流I的一系列数据,并作出I-U曲线如图乙所示。

(5)若二极管的最佳工作电压为2.5V,现用5.0V的稳压电源(不计内限)供电,则需要在电路中串联一个电限R才能使其处于最佳工作状态,请根据所画出的二极管的伏安特性曲线进行分析,申联的电阻R的阻值为_______________Ω(结果保留三位有效数字)

【答案】A F 119

【解析】

(1)[1]当红表笔接端、黑表笔同时接端时,指针几乎不偏转,说明电阻很大,二极管反向截止,根据欧姆表的工作原理可知,黑表笔应与欧姆表内部电池的正极相连,由二极管的单向导电性可知,端应是二极管的正极;

(2)[2]由图乙可知,实验中要求电压从零开始调节,故滑动变阻器应采用分压接法;所以滑动变阻器应选阻值小的,即滑动变限器应选F;

[3]在测量正向加电压的伏安特性曲线时,实验中最大电压约为3V,所以电压表V(量程0~15V,内阻约2500Ω)不符合题意,故需要电流表A2(量程0~0.5A,内阻为)与定值电阻串联改装成量程为

二极管两端的电压在3V以内,电流在40mA以内,电流表应选用电流表A1(量程0~50mA,内阻为);因二极管的正向电阻较小,故采用电流表外接法,同时二极管正极应接电源正极;因实验中要求电压从零开始调节,故滑动变阻器应采用分压接法,所以电路图为

(3)[4]根据电路结构特点可得

解得二极管两瑞电压的表达式为

(5)[5]二极管的最佳工作电压为2.5V,现用5.0V的稳压电源(不计内限)供电,根据图乙可知在电路中电流为21mA,根据欧姆定律和电路结构可得申联的电阻的阻值为

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(2)连接好电路,闭合开关,开始实验.测量某组数据时,电压表指针如图乙所示,读数为________V.

(3)该小组正确规范操作以后记录的数据如表格中所示,组内小刚利用第1组和第5组数据计算出两节干电池的电动势和内阻,其中内阻r=________Ω;小亮用描点法作出UI图线,根据图象得到电源电动势和内阻,你认为谁的做法更为合理________(填“小刚”或“小亮”).

数据

第1组

第2组

第3组

第4组

第5组

电压/V

2.50

2.18

2.00

1.80

1.50

电流/A

0.11

0.19

0.23

0.27

0.36

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