Question

16．一學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)了電阻的測量的方法后，想描繪一只硅二極管通正向電流時的伏安特性曲線．已知該二極管正向?qū)�通時電阻為幾十到幾百歐，其耐壓值約為1.0V．實驗室有如下器材：
A．干電池一節(jié)
B．電壓表1，量程15V，內(nèi)阻約幾百千歐
C．電壓表2，量程3V，內(nèi)阻約一百千歐
D．電流表，量程10mA，內(nèi)阻約幾百歐
E．滑動變阻器1，最大阻值為1KΩ
F．滑動變阻器2，最大阻值為100Ω
G．導(dǎo)線若干，電鍵一個
①電壓表應(yīng)選C（請?zhí)钇鞑那暗淖帜福��?br />②滑動變阻器應(yīng)選F（請?zhí)钇鞑那暗淖帜福��?br />③請將題圖1所示未完成的電路圖補充完整（硅二極管的符號為 ）．

U/V	0.00	0.12	0.28	0.40	0.50	0.56	0.60	0.64	0.68
I/mA	0.0	約0	約0	0.1	0.2	0.4	0.8	1.2	5.0

④如圖2所示，坐標(biāo)圖上的圖線I為某硅光電池組的伏安特性曲線，通過圖線I直接讀出該硅光電池組的電動勢為0.88V，短路電流為3.0mA，其內(nèi)電阻Ω不是（填“是”或“不是”）定值．
⑤移動滑動變阻器的滑片，得到多組硅二極管的電流電壓值如表，請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)紙上通過描點連線畫出硅二極管的伏安特性曲線．
⑥根據(jù)你描繪的圖線結(jié)合圖線I，計算若用該硅光電池組直接給該硅二極管供電時（保證該硅光電池組為二極管輸入正向電流），電池組的輸出功率為1.37×10^-3W，此時硅光電池組的內(nèi)阻為110Ω，此時二極管的電阻為310Ω（此三空均保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)二極管的耐壓值選擇電壓表；
②為方便實驗操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器；
③根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后連接實物電路圖；
④由圖示圖象求出電池的電動勢與短路電流，根據(jù)圖象判斷內(nèi)阻是否為定值；
⑤根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用描點法作出圖象；
⑥根據(jù)圖示圖象求出二極管兩端的電壓與通過二極管的電流，然后應(yīng)用P=UI求出功率，由閉合電路的歐姆定律求出內(nèi)阻，由歐姆定律求出二極管電阻．

解答 解：①一節(jié)干電池的電動勢約為1.5V，則電壓表選C；
②為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇F；
③描繪二極管的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；
二極管正向?qū)�通時電阻為幾十到幾百歐，電壓表內(nèi)阻約一百千歐，電流表內(nèi)阻約幾百歐，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于二極管內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖如圖所示．
④由圖示圖線I可知，該硅光電池組的電動勢為0.88V，短路電流為3.0mA，
電池I-U圖象是曲線而不是直線，則其內(nèi)電阻不是定值．
⑤根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后作出圖象如圖所示．
⑥兩圖象的交點坐標(biāo)值是二極管的電壓與電流值，由圖示圖象可知，二極管兩端電壓為：U=0.65V，電流：I=2.1mA=0.0021A，電池組的輸出功率為P=UI=0.65×0.0021=1.365×10^-3W，此時二極管的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.65}{0.0021}$Ω≈309.5Ω，由閉合電路的歐姆定律可知：E=U+Ir，即：0.88=0.65+0.0021r，解得，此時硅光電池組的內(nèi)阻r≈109.5Ω．

故答案為：①C；②F；③如圖所示；④0.88；3.0；不是；⑤如圖所示；⑥1.37×10^-3（1.35×10^-3～1.42×10^-3均正確）；110；310（290～340均正確）．

點評 本題是一道電學(xué)綜合實驗題，要掌握實驗器材的選擇原則，掌握描點法作圖的方法；應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)處理方法，要掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法．