Question

5．某同學(xué)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(guān)”．他為了探求真知，找來一個(gè)LED藍(lán)光二極管：

（1）他首先利用多用電表對它的正接時(shí)電阻進(jìn)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(yīng)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(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏角過大，應(yīng)換“×10”倍率，且要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零
D．若采用“×10”倍率測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針位于刻度“15”與“20”的正中央，測量值應(yīng)略大于175Ω
（2）為了正確描繪出該二極管正接時(shí)的伏安特性曲線，可供選擇的器材如下：
A、直流電源E：（電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻不計(jì)）        B、開關(guān)、導(dǎo)線若干
C、電流傳感器mA：（量程-10mA～+10mA，相當(dāng)于理想電流表，能較為精確測出通過二極管的電流）
D、電壓表V：（量程1V，內(nèi)阻為1kΩ）     E、定值電阻R₀：阻值為2kΩ
F、滑動(dòng)變阻器R₁：（0～10Ω）          G、滑動(dòng)變阻器R₂：（0～1000kΩ）
①實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁（選填“R₁”或“R₂”）；
②請?jiān)趫D乙方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖；
③實(shí)驗(yàn)記錄的8組數(shù)據(jù)如表所示，其中7組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖丙的坐標(biāo)紙上，請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)，并畫出I-U圖象；
LED藍(lán)光二極管正向伏安特性曲線測試數(shù)據(jù)表如下：

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(lán)光二極管是非線性（選填“線性”或“非線性”） 電學(xué)元件．

Answer 1

分析 本題（1）選項(xiàng)A根據(jù)歐姆表改裝原理及電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系即可求解；選項(xiàng)B根據(jù)并聯(lián)電阻小于任一支路的電阻即可求解；選項(xiàng)C應(yīng)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(yīng)選擇倍率較小的擋；選項(xiàng)D根據(jù)歐姆表表盤刻度不均勻且“左密右稀”可知，阻值應(yīng)小于刻度均勻時(shí)對應(yīng)的電阻．題（2）①應(yīng)明確電流從零調(diào)時(shí)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，且變阻器阻值越小調(diào)節(jié)越方便；題②應(yīng)明確電流表內(nèi)阻很小時(shí)應(yīng)有電流表外接法，由于電壓表量程過小可考慮進(jìn)行改裝以擴(kuò)大量程；題③認(rèn)真描點(diǎn)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(guān)系可知，黑表筆應(yīng)與表內(nèi)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(yīng)分別接二極管的C、D端相連，故A正確；
B、測量時(shí)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(jié)果會(huì)偏小，所以B錯(cuò)誤；
C、當(dāng)歐姆表的指針偏角過大時(shí)，說明待測電阻的阻值較小，即所選的倍率過大，應(yīng)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(shí)待測電阻應(yīng)是10×$\frac{15+20}{2}$=175Ω，所以待測電阻的阻值應(yīng)小于175Ω，所以D錯(cuò)誤；
故選：AC．
（2）①描繪伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器R₁以方便調(diào)節(jié)；
②當(dāng)電流表內(nèi)阻很小或不計(jì)時(shí)，根據(jù)歐姆定律可知電流表應(yīng)用內(nèi)接法，所以應(yīng)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(dòng)勢3V，可考慮將電壓表與定值電阻R₀串聯(lián)以擴(kuò)大量程，則改裝后的電壓表量程為U′=U+$\frac{U}{{R}_{V}}$R₀=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(xué)元件．
故答案為：（1）AC；（2）①R₁；②如圖；③如圖；④非線性

點(diǎn)評 應(yīng)明確：①歐姆表內(nèi)部電池的正極應(yīng)與黑表筆相連，但黑表筆應(yīng)插入多用電表的“-”插孔；②當(dāng)電表的量程過小時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行改裝以擴(kuò)大量程；③當(dāng)變阻器采用分壓式接法時(shí)，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)．