Question

20．發(fā)光二極管在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛應(yīng)用．圖甲是一種發(fā)光二極管的實(shí)物圖，正常使用時(shí)，帶“+”號(hào)的一端接高電勢(shì)，帶“-”號(hào)的一端接低電勢(shì)．某同學(xué)想描繪它的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得它兩端電壓U和通過它電流I的數(shù)據(jù)如表所示：

U/V	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

（1）實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
A．電壓表（量程0-3V，內(nèi)阻約10kΩ）    B．電壓表（量程0-15V，內(nèi)阻約25kΩ）
C．電流表（量程0-50mA，內(nèi)阻約50Ω）   D．電流表（量程0-0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-10Ω，允許最大電流3A）
F．電源（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)，導(dǎo)線
該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表選用的是A，電流表選用的是C（填選項(xiàng)字母）．
（2）請(qǐng)?jiān)趫D乙中以筆劃線代替導(dǎo)線，按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整．

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙所示的坐標(biāo)紙中畫出該發(fā)光二極管的I-U圖線．
（4）若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻不計(jì)的電池組相連，還需串聯(lián)一個(gè)阻值R=110Ω的電阻，才能使它工作在最佳狀態(tài) （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得它兩端電壓U和通過它電流I的數(shù)據(jù)的范圍可以選擇電壓表和電流表；
②描繪該二極管的伏安特性曲線，電壓電流要從0測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)該用分壓式；從表格中數(shù)據(jù)看，二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)該用外接法；
③在圖上描出電流和電壓的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用光滑的曲線連接起來；
④根據(jù)二極管的工作電流結(jié)合I-U圖線求出工作電壓，再求出串聯(lián)的電阻．

解答 解：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得它兩端電壓U和通過它電流I的數(shù)據(jù)的范圍可知：電壓變化的最大值為2.8V，所以電壓表選A；電流表變化的最大值為30mA，所以電流表選C；
②電壓電流要從0測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)該用分壓式；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，電流表應(yīng)該用外接法．實(shí)物圖的連接如圖．

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上描出各點(diǎn)，用光滑的曲線連接起來．如圖．

由圖線可知，二極管的阻值隨電壓的增大而減小；
④根據(jù)U-I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為1.9V時(shí)，工作電流約為10mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為1.1V，
故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.1}{0.01}$=110Ω
故答案為：①A；C；②電路圖如圖所示；③圖象如圖所示；減少；④110．

點(diǎn)評(píng) 解決本題關(guān)鍵：1、知道多用電表電流的流向及二極管的特性．
2、如何選取電流表的內(nèi)外接和滑動(dòng)變阻器的分壓限流接法．
3、用數(shù)學(xué)描點(diǎn)法描繪圖象，體現(xiàn)了學(xué)科間的整合．