Question

發(fā)光晶體二極管是電器上做指示燈用的一種電子元件．它的電路符號(hào)如圖甲所示，正常使用時(shí)，帶“+“號(hào)的一端接高電勢(shì)，帶“一“號(hào)的一端接低電勢(shì)．某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得它兩端的電壓U．和通過它的電流I的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示．

U/V		0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4	2.6	2.8	3.0
I/mA		0.4	0.9	1.5	2.3	3.2	4.3	5.4	6.8	9.3	12	15	19	24	30	37

（1）在圖乙中的虛線框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．（實(shí)驗(yàn)用電壓表內(nèi)阻R_V約為10kΩ，電流表內(nèi)阻R_mA約為100Ω）；
（2）在圖丙中的小方格紙上用描點(diǎn)法畫出U-I圖線．
（3）若發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.0V，而電源是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為1.5V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成．根據(jù)畫出的伏安特性曲線上的信息分析，應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)阻值多大的電阻后與電源接成閉合電路，才能使二極管工作在最佳狀態(tài)？

Answer 1

【答案】分析：求解本題的關(guān)鍵是（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)求出二極管電阻的范圍，然后再通過比較與的大小來選擇電流表的內(nèi)外接法；（2）是通過畫出等效電源（電源與定值電阻串聯(lián)）的U-I圖象，求出其斜率即可．
解答：解：（1）由歐姆定律分析表格中的每一組數(shù)據(jù)，可以看出發(fā)光二極管的電阻是變化的，變化的范圍大約在100～500Ω之間，因，故電流表應(yīng)用外接法，又電流從零調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式，所以實(shí)驗(yàn)電路如圖所示． 

（2）描點(diǎn)法畫出U-I圖線如圖中的曲線所示 

（3）根據(jù)申聯(lián)電路的特點(diǎn)，由U_D=E-IR還可以畫出一條發(fā)光二極管的伏安特性曲線，該圖線是一條直線．如圖所示．
其物理意義是：它的斜率的絕對(duì)值就是需串電阻的數(shù)值．找出兩點(diǎn)即能畫出該線．因?yàn)閮蓷l曲線都是二極管必須遵守的，所以實(shí)際的工作點(diǎn)必定是它們的交點(diǎn)，按題意應(yīng)是U_D=2 V的點(diǎn)，這可以從已畫出的特性曲線上找到，即圖中的P點(diǎn)．另一點(diǎn)是當(dāng)I=0時(shí)，U_D=E=3V的點(diǎn)．由這兩點(diǎn)連成的直線即圖中的MN．由其斜率得應(yīng)串的電阻為83.3Ω．

點(diǎn)評(píng)：要熟記伏安法測(cè)電阻時(shí)電流表內(nèi)外接法的選擇方法，掌握表示導(dǎo)體和電源的兩種U-I圖象的區(qū)別．