Question

19．如圖是某實(shí)驗(yàn)小組上網(wǎng)查的實(shí)驗(yàn)室里的某種型號(hào)的二極管在正向通電時(shí)的伏安特性曲線，為了驗(yàn)證該伏安特性曲線的正確性，該實(shí)驗(yàn)小組想測(cè)一下在二極管兩端所加電壓為2.80V時(shí)，該二極管正向通電時(shí)電阻．

（1）根據(jù)伏安特性曲線可求出，當(dāng)電壓為2.80V時(shí)，該二極管的電阻約為1000Ω．
（2）下表所示是一些準(zhǔn)備測(cè)量用到的實(shí)驗(yàn)器材及其規(guī)格：

器材	規(guī)格
電源E	具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為15.0V
電壓表V1	量程5.0V，內(nèi)阻r1=1500Ω
電壓表V2	量程10.0V，內(nèi)阻r2約為3000Ω
電流表A	量程0.50A，內(nèi)阻r約為1Ω
滑動(dòng)變阻器R	最大阻值約為100Ω，額定電流0.5A
開關(guān)S，導(dǎo)線若干

為了能正確進(jìn)行測(cè)量并盡可能減小測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化，請(qǐng)用實(shí)線代替導(dǎo)線，在所給的實(shí)驗(yàn)器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測(cè)量R_x阻值的電路．
（3）按照好實(shí)驗(yàn)器材后，如何測(cè)出二極管在所加電壓為2.80V時(shí)的電阻？需要測(cè)量哪些物理量？此時(shí)二極管的電阻用測(cè)得的物理量和所給的物理量的符號(hào)如何表示？

Answer 1

分析 根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)電壓表；根據(jù)待測(cè)電阻與滑動(dòng)變阻器的阻值關(guān)系確定滑動(dòng)變阻器接法，根據(jù)待測(cè)電阻阻值與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答 解：（1）由圖可知，當(dāng)電壓為2.80V時(shí)電流為2.8mA，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8}{2.8×1{0}^{-3}}$=1000Ω；
（2）電源的電動(dòng)勢(shì)E=15V，得通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流約為I_max=$\frac{E}{{R}_{x}}$=$\frac{15}{1000}$=0.015A，而電流表的量程卻是3A，所以電流表不能用．
由于電壓表的電阻阻值已知，因此可以通過(guò)電壓表來(lái)替代電流表求出電流．將小量程的電壓表與待測(cè)電阻串聯(lián)后，再與大量程的電壓表并聯(lián)．變阻器的總電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻，應(yīng)采用分壓式接法．實(shí)物圖如圖：
（3）要使待測(cè)電阻兩端電壓為2.8V，則使V₂與V₁的電壓的差值為2.8V即可；故需要測(cè)量?jī)呻妷罕淼氖緮?shù)；
則由歐姆定律可知：
電流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$；
電阻R_X=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{\frac{{U}_{1}}{{r}_{1}}}$=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）{r}_{1}}{{U}_{1}}$；
故答案為：（1）1000；（2）如右圖；（3）需要測(cè)量?jī)呻妷罕淼氖緮?shù)；R_x=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）{r}_{1}}{{U}_{1}}$：

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選取、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，是實(shí)驗(yàn)的�？紗�(wèn)題．根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c待測(cè)電阻規(guī)格選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材是正確解題的關(guān)鍵，也是本題的難點(diǎn)，選擇實(shí)驗(yàn)器材后確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后即可作出實(shí)驗(yàn)電路圖．