Question

小明設(shè)計(jì)了一個(gè)研究標(biāo)有“2.5V   20mA”的LED發(fā)光二極管特性的實(shí)驗(yàn)．他用滑動(dòng)變阻器改變LED發(fā)光二極管兩端的電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，二極管兩端的電壓變大．實(shí)驗(yàn)中，用電壓表和電流表測(cè)得LED發(fā)光二極管兩端的電壓U和通過它的電流I，并記錄在表中：

U/V		0.4	0.8	1.2	1.6	2.0		2.6	2.8	3.0
I/mA		2.0	4.0	6.0	8.0	12.0	16.0	24.0	32.0	42.0

請(qǐng)回答下列問題：

（1）表中有一處電壓的數(shù)據(jù)空白，請(qǐng)將圖甲中電壓表的示數(shù)填寫在空白處：
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的電路連接完整：
（3）已知該LED發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5V，現(xiàn)用5V穩(wěn)定電源供電，為使二極管工作在最佳狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為______Ω．
（4）請(qǐng)?jiān)趫D丙上用描點(diǎn)法畫出LED發(fā)光二極管的電流隨電壓變化的曲線：
（5）通過分析電流隨電壓變化的曲線，你認(rèn)為通過二極管的電流I與其兩端的電壓U______正比（填“成”或“不成”），原因可能是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）電壓表的讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少．
（2）根據(jù)二極管的額定電壓和額定電流選擇電壓表和電流表的量程；電壓表與二極管并聯(lián)測(cè)二極管電壓；電流表與二極管串聯(lián)測(cè)二極管電流．注意電壓表和電流表的正負(fù)接線柱．
滑動(dòng)變阻器有4個(gè)接線柱，選擇一上一下串聯(lián)在電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，二極管兩端的電壓變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變小，由此確定滑動(dòng)變阻器接入的下面接線柱．
（3）滑動(dòng)變阻器和二極管是串聯(lián)的，知道電源電壓和二極管兩端的電壓，求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，知道電路的電流，求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻．
（4）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．
（5）兩個(gè)物理量成正比時(shí)，兩個(gè)物理量之間一定是正比函數(shù)圖象．
導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料有關(guān)，有的還跟導(dǎo)體的溫度有關(guān)．
解答：解：（1）電壓表使用的0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為2.2V．
（2）二極管的額定電壓是2.5V，額定電流是20mA，所以電壓表選擇0～3V量程，電流表選擇0～50mA量程；滑動(dòng)變阻器左移時(shí)，二極管兩端的電壓變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變小，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，所以滑動(dòng)變阻器接入左下面接線柱．實(shí)物圖的連接如圖．

（3）電源電壓是5V，當(dāng)二極管兩端電壓是2.5V，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U=U_總-U_L=5V-2.5V=2.5V．
二極管兩端電壓是2.5V時(shí)，電流是20mA，所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器電阻是：R===125Ω．
（4）在圖上描出（0，0）（0.4，2.0）（0.8，4.0）（1.2，6.0）（1.6，8.0）（2.0，12.0）（2.2，16.0）（2.6，24.0）（2.8，32.0）（3.0，42.0）各點(diǎn)，用光滑的曲線連接起來．如圖．

（5）如圖，電流和電壓不是正比函數(shù)圖象，電流跟電壓不成正比，其原因是二極管的電壓增大時(shí)，二極管的溫度升高，電阻變大．
故答案為：（1）2.2；（2）如上圖；（3）125；（4）如上圖；（5）不成；二極管電阻隨溫度變化而變化．
點(diǎn)評(píng)：（1）用數(shù)學(xué)描點(diǎn)法描繪圖象，體現(xiàn)了學(xué)科間的整合．
（2）此題涉及到電壓表讀數(shù)、歐姆定律的計(jì)算、連接實(shí)物圖、電阻受溫度的影響、函數(shù)圖象等，綜合性很強(qiáng)，給解題帶來很大的難度．