Question

19．如圖是某實驗小組上網(wǎng)查的實驗室里的某種型號的二極管在正向通電時的伏安特性曲線，為了驗證該伏安特性曲線的正確性，該實驗小組想測一下在二極管兩端所加電壓為2.80V時，該二極管正向通電時電阻．

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

器材	規(guī)格
電源E	具有一定內(nèi)阻，電動勢約為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
滑動變阻器R	最大阻值約為100Ω，額定電流0.5A
開關S，導線若干

為了能正確進行測量并盡可能減小測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化，請用實線代替導線，在所給的實驗器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量R_x阻值的電路．
（3）按照好實驗器材后，如何測出二極管在所加電壓為2.80V時的電阻？需要測量哪些物理量？此時二極管的電阻用測得的物理量和所給的物理量的符號如何表示？

Answer 1

分析 根據(jù)電源電動勢電壓表；根據(jù)待測電阻與滑動變阻器的阻值關系確定滑動變阻器接法，根據(jù)待測電阻阻值與電表內(nèi)阻的關系確定電流表接法，然后作出實驗電路圖．

解答 解：（1）由圖可知，當電壓為2.80V時電流為2.8mA，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8}{2.8×1{0}^{-3}}$=1000Ω；
（2）電源的電動勢E=15V，得通過待測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，因此可以通過電壓表來替代電流表求出電流．將小量程的電壓表與待測電阻串聯(lián)后，再與大量程的電壓表并聯(lián)．變阻器的總電阻遠小于待測電阻，應采用分壓式接法．實物圖如圖：
（3）要使待測電阻兩端電壓為2.8V，則使V₂與V₁的電壓的差值為2.8V即可；故需要測量兩電壓表的示數(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）需要測量兩電壓表的示數(shù)；R_x=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）{r}_{1}}{{U}_{1}}$：

點評 本題考查了實驗器材的選取、設計實驗電路圖，是實驗的�？紗栴}．根據(jù)實驗目的與待測電阻規(guī)格選擇合適的實驗器材是正確解題的關鍵，也是本題的難點，選擇實驗器材后確定滑動變阻器與電流表的接法，然后即可作出實驗電路圖．