Question

3．二極管是一種半導體元件，電路符號為“”，其特點是具有單向導電性，即電流從正極流入時電阻比較小，而從負極流入時電阻比較大．
①某實驗興趣小組對某種晶體二極管的伏安特性曲線進行測繪．因二極管外殼所印的標識模糊，為判斷正負極，用多用電表電阻擋測二極管的正反向電阻．將選擇開關旋至合適倍率，調整歐姆零點后，將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時，指針偏角比較�。辉賹⒓t、黑表筆位置對調時，指針偏角比較大，由此判斷右端為二極管的正極．（選填“左”、“右”）
②廠家提供的伏安特性曲線如圖1．該小組只對加正向電壓時的伏安特性曲線進行了測繪，以驗證與廠家提供的數(shù)據(jù)是否一致，可選用的器材有：
A．直流電源，電動勢3V，內(nèi)阻忽略不計；     B．0～20Ω的滑動變阻器一只；
C．量程5V、內(nèi)阻約50kΩ的電壓表一只；      D．量程3V、內(nèi)阻約20kΩ的電壓表一只；
E．量程0.6A、內(nèi)阻約0.5Ω的電流表一只；    F．量程50mA、內(nèi)阻約5Ω的電流表一只；
G．待測二極管一只；     H．導線、電鍵等．
為了提高測量結果的準確度，電壓表應選用D，電流表應選用F．（填序號字母）
③為了達到測量目的，請在答題卡上圖2的虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖．
④為了保護二極管，正向電流不要超過25mA，請你對本實驗的設計或操作提出一條合理的建議：為了防止超過最大電流，可以在電路中串接保護電阻；同時也可以通過實驗方法，即慢慢調節(jié)滑動觸片，注視電流表，使電流表示數(shù)不得超過25mA⑤該小組通過實驗采集數(shù)據(jù)后描繪出了二極管的伏安特性曲線，通過對比，與廠家提供的曲線基本吻合．如果將該二極管與一阻值R=50Ω的電阻串聯(lián)，再接至電動勢E=1.5V、內(nèi)阻不計的電源上，二極管處于正向導通狀態(tài)．請你寫出根據(jù)題中給出的伏安曲線求通過二極管電流的步驟：（不要求求出結果）．設二極兩端電壓為U，通過的電流為I，由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I；在二極管伏安特性曲線中作出該方程的圖象，該直線與二極管伏安曲線相交，讀出該交點的縱坐標即為I

Answer 1

分析 ①二極管具有單向導電性，當接反向電壓時，二極管的電阻很大，由歐姆表的示數(shù)可知二極管的極性；
②電源已知，根據(jù)電源的電動勢可以選出電壓表，由圖中示數(shù)可以選出電流表；
③為了得到范圍較大的測量值，本實驗應選擇分壓接法，為了準確應選用電流表外接法；
④要控制電路關鍵在于控制二極管兩端的電壓，故可以通過加入保護電阻分壓，或在調節(jié)時讓滑動變阻器分壓慢慢變大，進行控制；
⑤在同一坐標系內(nèi)作出電源的I-U圖象，兩圖象的交點的坐標值是用該電源給二極管供電時，二極管兩端電壓與通過二極管的電流．

解答 解：①歐姆表內(nèi)部有電源，電源正極接在負接線柱上，當紅表筆接觸右端時，說明紅表筆接入電源的負極；此時指針偏角較小，說明電阻較大，故說明接入了反向電壓，故二極管右端應為正極；
②由題意可知，采用的電源電壓為3V，故為了安全和準確，電壓表應選取D，3V的量程；由圖可知，最大電流約為30mA，故電流表應選F；故選D，F(xiàn)；
③由題意可知，本實驗要求作出伏安特性曲線，故要求多測數(shù)據(jù)，故應采用分壓接法；同時，因二極管電阻較小，故應采用電流表外接法；
答案如圖所示；

④為了防止超過最大電流，可以在電路中串接保護電阻；同時也可以通過實驗方法，即慢慢調節(jié)滑動觸片，注視電流表，使電流表示數(shù)不得超過25mA；
⑤設二極兩端電壓為U，通過的電流為I，由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I；
在二極管伏安特性曲線中作出該方程的圖象，該直線與二極管伏安曲線相交，讀出該交點的縱坐標即為I；
故答案為：①右；②D、F；③圖象如圖所示； 減��；④為了防止超過最大電流，可以在電路中串接保護電阻；同時也可以通過實驗方法，即慢慢調節(jié)滑動觸片，注視電流表，使電流表示數(shù)不得超過25mA；⑤設二極兩端電壓為U，通過的電流為I，由閉合電路歐姆定律得方程U=1.5-50I；在二極管伏安特性曲線中作出該方程的圖象，該直線與二極管伏安曲線相交，讀出該交點的縱坐標即為I．

點評 本題考查了歐姆表的原理及伏安特性曲線，綜合性較強，要求學生能全面掌握實驗知識；注意歐姆表的原理及分壓接法等基本原理．