Question

20．李華同學的爸爸是個電氣工程師，李華經(jīng)常看到爸爸在用多用電表進行一些測量．在高中物理課堂上學習了多用電表的用法之后，爸爸給他出了一道題目，讓他通過測量找到發(fā)光二極管的負極．
（1）李華同學做了如下兩步具體的操作：第一，將多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的×1檔，經(jīng)過歐姆調(diào)零之后，他把紅表筆接在二極管的短管腳上，把黑表筆接在二極管的長管腳上，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光；然后他將兩表筆的位置互換以后，發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光．這說明二極管的負極是短管腳（填寫“長管腳”或者“短管腳”）所連接的一極．
（2）李華同學的好奇心一下子就被激發(fā)起來了．他琢磨了一下，然后又依次用電阻擋的×1檔，×10檔，×100檔，×1K檔分別進行了二極管導通狀態(tài)的準確的測量，他發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光的亮度越來越小（填寫“大”或者“小”），請幫助他分析一下具體的原因亮度小說明功率小，對二極管來說，根據(jù)P=I²R可以知道其中通過的電流就較小，根據(jù)全電路歐姆定律可知，I=$\frac{E}{R+{R}_{Ω}}$這說明從×1檔，×10檔，×100檔到×1K檔，多用電表的內(nèi)阻越來越大．則二極管的亮度越來越小．
（3）爸爸說，歐姆表內(nèi)的電池用過了一段時間，電動勢稍微減小，內(nèi)電阻可能增大很多倍．自己可以設計實驗測量一下電動勢和內(nèi)電阻．李華立刻準備設計實驗方案進行相關(guān)測量，現(xiàn)在備有如下器材可供選擇：
A．干電池1節(jié)      B．滑動變阻器（0～20Ω）　 C．滑動變阻器（0～1kΩ）
D．電壓表（0～3V）   E．電流表（0～0.6A）　     F．電流表（0～3A）
G．開關(guān)、導線若干

①其中滑動變阻器應選B，電流表應選E（只填器材前的序號）
②為了最大限度的減小實驗誤差，請在圖1虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖．
③某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象如圖2所示．由圖象可得電池的電動勢為1.5V，內(nèi)電阻為0.5Ω．

Answer 1

分析 （1）明確歐姆表的使用方法，根據(jù)二極管的性質(zhì)即可進行判斷；
（2）根據(jù)多用電表的原理進行分析，明確二極管亮度變化的原因；
（3）根據(jù)伏安法測量電動勢和內(nèi)電阻的實驗原理分析，明確電路原理圖，選擇合適的儀表；再根據(jù)得出的伏安特性曲線明確電動勢和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）在測量電阻時，首先要選擇檔位后進行歐姆調(diào)零；
根據(jù)題干所述內(nèi)容進行全面判定后發(fā)現(xiàn)，二極管發(fā)光時處于正向?qū)�通狀態(tài)，因為黑表筆所接為二極管的正極．故短管角為負極；
（2）亮度小說明功率小，對二極管來說，根據(jù)P=I²R可以知道其中通過的電流就較小，根據(jù)全電路歐姆定律可知，I=$\frac{E}{R+{R}_{Ω}}$這說明從×1檔，×10檔，×100檔到×1K檔，多用電表的內(nèi)阻越來越大．則二極管的亮度越來越小；
（3）①由圖可知，電流可以限制在0.6A范圍內(nèi)，如果采用3A量程則誤差過大，故電流表應選E，滑動變阻器用分壓式應選阻值小的變阻器，故應選滑動變阻器B．
②因電流表內(nèi)阻較小，與電源內(nèi)阻接近，故應采用相對電源的電流表外接法； 原理圖如圖所示；
③由U=E-Ir可知，電源的電動勢為：E=1.5V，內(nèi)阻為：r=$\frac{1.5-0.9}{1.2}$=0.5Ω；
故答案為：（1）歐姆調(diào)零，短管腳．
（2）�。�亮度小說明功率小，對二極管來說，根據(jù)P=I²R可以知道其中通過的電流就較小，根據(jù)全電路歐姆定律可知，I=$\frac{E}{R+{R}_{Ω}}$這說明從×1檔，×10檔，×100檔到×1K檔，多用電表的內(nèi)阻越來越大．則二極管的亮度越來越小．
（3）①B，E②電路圖如圖所示．
③1.5；0.5

點評 本題考查測量電動勢和內(nèi)電阻以及多用電表的使用，要注意明確歐姆表的使用方法，同時注意根據(jù)測量電動勢和內(nèi)電阻時的數(shù)據(jù)處理方法．