Question

13．某同學發(fā)現(xiàn)很多教輔用書中提到的二極管正接電阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中《物理》教材中寫到“二極管是非線性元件，它的電阻與通過的電流大小有關”．他為了探求真知，找來一個LED藍光二極管：

（1）他首先利用多用電表對它的正接時電阻進行粗略測量，如圖甲所示，下面說法中正確的是AC．
A．歐姆表的表筆A、B應分別接二極管的C、D端
B．雙手捏住兩表筆金屬桿，測量值將偏大
C．若采用“×100”倍率測量時，發(fā)現(xiàn)指針偏角過大，應換“×10”倍率，且要重新進行歐姆調零
D．若采用“×10”倍率測量時，發(fā)現(xiàn)指針位于刻度“15”與“20”的正中央，測量值應略大于175Ω
（2）為了正確描繪出該二極管正接時的伏安特性曲線，可供選擇的器材如下：
直流電源E：（電動勢為3V，內阻不計）
電流傳感器mA：（量程-10mA～+10mA，相當于理想電流表，能較為精確測出通過二極管的電流）
電壓表V：（量程1V，內阻為1kΩ）
定值電阻R₀：阻值為2kΩ
滑動變阻器R₁：（0～10Ω）
滑動變阻器R₂：（0～1000kΩ）
開關、導線若干
LED藍光二極管正向伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)表
①實驗中滑動變阻器應選${R}_{1}^{\;}$（選填“R₁”或“R₂”）；
②請在圖乙方框中畫出實驗電路原理圖；
③實驗記錄的8組數(shù)據(jù)如表所示，其中7組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖丙的坐標紙上，請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出I-U圖象；

I（mA）	0	0.10	0.31	0.61	0.78	1.20	3.10	5.00
U（V）	0	0.61	0.96	1.52	2.03	2.35	2.64	2.75

④由所繪制圖象可知，他選用的LED藍光二極管是非線性（選填“線性”或“非線性”） 電學元件．

Answer 1

分析 本題（1）選項A根據(jù)歐姆表改裝原理及電流表指針偏轉方向與電流方向的關系即可求解；選項B根據(jù)并聯(lián)電阻小于任一支路的電阻即可求解；選項C應明確歐姆表指針偏角過大說明待測電阻的阻值較小，即所選倍率過大，應選擇倍率較小的擋；選項D根據(jù)歐姆表表盤刻度不均勻且“左密右稀”可知，阻值應小于刻度均勻時對應的電阻．題（2）①應明確電流從零調時變阻器應采用分壓式接法，且變阻器阻值越小調節(jié)越方便；題②應明確電流表內阻很小時應有電流表外接法，由于電壓表量程過小可考慮進行改裝以擴大量程；題③認真描點然后用平滑的曲線連接即可；題④明確I-U圖象是曲線即為非線性即可．

解答 解：（1）A、根據(jù)歐姆表的改裝原理和表頭偏角與電流方向的關系可知，黑表筆應與表內電池的正極相連，與插孔的“-”極相連，所以圖甲中的表筆A、B應分別接二極管的C、D端相連，故A正確；
B、測量時若雙手捏住兩表筆金屬桿，測量的就是待測電阻與人體的并聯(lián)電阻，由于并聯(lián)電阻小于任一支路的電阻，所以測量結果會偏小，所以B錯誤；
C、當歐姆表的指針偏角過大時，說明待測電阻的阻值較小，即所選的倍率過大，應選擇倍率較小的擋，所以C正確；
D、根據(jù)歐姆表的改裝原理可知，表盤刻度不均勻“左密右稀”且越往左阻值越大，若刻度均勻時待測電阻應是10×$\frac{15+20}{2}=17.5$=175Ω，所以待測電阻的阻值應小于175Ω，所以D錯誤；
故選：AC．
（2）①描繪伏安特性曲線實驗要求電流從零調，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器${R}_{1}^{\;}$以方便調節(jié)；
②當電流表內阻很小或不計時，根據(jù)歐姆定律可知電流表應用內接法，所以應將電流傳感器與二極管串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)，由于電壓表量程為1V小于電源電動勢3V，可考慮將電壓表與定值電阻${R}_{0}^{\;}$串聯(lián)以擴大量程，則改裝后的電壓表量程為${U}_{\;}^{′}$=U+$\frac{U}{{R}_{V}^{\;}}$${•R}_{0}^{\;}$=1$+\frac{1}{1}×2$=3V，符合要求，電路圖如圖所示：

③畫出的I-U圖象如圖所示：

④由I-U圖象可知，二極管是非線性電學元件．
故答案為：（1）AC；（2）①${R}_{1}^{\;}$；②如圖；③如圖；④非線性

點評 應明確：①歐姆表內部電池的正極應與黑表筆相連，但黑表筆應插入多用電表的“-”插孔；②當電表的量程過小時，應考慮進行改裝以擴大量程；③當變阻器采用分壓式接法時，應選擇阻值小的變阻器以方便調節(jié)．