Question

9．小張通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查得某二極管的伏安特性曲線如圖甲所示．由圖甲分析可知，當(dāng)該二極管電壓在0-0.5V時(shí)，電阻幾乎為無(wú)窮大；當(dāng)該二極管電壓從0.5V升高到0.9V時(shí)，電阻從無(wú)窮大減小到三十幾歐．

（1）為了確定二極管的正、負(fù)極，小張用多用電表進(jìn)行了以下探測(cè)：用電阻“×100”擋，對(duì)二極管的兩個(gè) 電極進(jìn)行正、反向測(cè)量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，黑表筆連接的是二極管的正極．（填“正”或者“負(fù)”）
（2）若將滿足圖甲中伏安特性的一只二極管與電源（電動(dòng)勢(shì)E=2V，內(nèi)阻不計(jì)）和電阻（R₀=100Ω）串聯(lián)，如圖乙所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，二極管消耗的功率為0.01W．（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
（3）小張使用下列所有器材，準(zhǔn)確地描繪出了該二極管（符號(hào)）的正向伏安特性曲線．圖丙僅畫出了他設(shè)計(jì)的部分電路圖，請(qǐng)你補(bǔ)全完成該實(shí)驗(yàn)的電路圖，并標(biāo)明各元件的符號(hào)．
①待測(cè)二極管D一只；
②電壓表V（量程0-3V，內(nèi)阻約10kΩ）；
③電流表A（量程0-30A，內(nèi)阻約30Ω）；
④滑動(dòng)變阻器R（0-15Ω，額定電流1A）；
⑤電源E（電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)）；
⑥單刀雙擲開(kāi)關(guān)S₁；
⑦單刀開(kāi)關(guān)S，及導(dǎo)線若干．

Answer 1

分析 （1）歐姆表黑表筆與內(nèi)阻電源正極相連，紅表筆與內(nèi)置電源負(fù)極相連，根據(jù)歐姆表指針偏轉(zhuǎn)情況判斷二極管的正負(fù)極．
（2）把電源與定值電阻整體看成電源，作出電源的I-U圖象，由圖象求出通過(guò)二極管的電流與二極管兩端電壓，然后求出二極管消耗的功率．
（3）描繪二極管的伏安特性曲線需要測(cè)出二極管兩端電壓與通過(guò)二極管的電流，根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答 解：（1）歐姆表黑表筆與內(nèi)置電源的正極相連，用電阻“×100”擋，對(duì)二極管的兩個(gè) 電極進(jìn)行正、反向測(cè)量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，說(shuō)明此時(shí)二極管內(nèi)阻很小，電源的正極與二極管正極相連，即二極管的黑表筆連接的是二極管的正極．
（2）電源與定值電阻組成等效電源，在二極管I-U圖象中作出等效電源的I-U圖象如圖所示：

由圖示圖象可知，通過(guò)二極管的電流I=12mA=0.012A，二極管兩端電壓U=0.8V，二極管消耗的電功率：P=UI=0.8V×0.012A≈0.01W．
（3）描繪二極管的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，當(dāng)二極管兩端電壓小于0.5V時(shí)二極管內(nèi)阻為無(wú)窮大，遠(yuǎn)大于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，當(dāng)電壓為0.5V到0.9V時(shí)，二極管內(nèi)阻約為三十幾歐姆，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，可以用開(kāi)關(guān)控制電流表的內(nèi)外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

故答案為：（1）正；（2）0.01；（3）如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了判斷二極管的極性、求二極管的功率、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖的關(guān)鍵．