Question

课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中，发现一只发光二极管，同学们决定测绘这只二极管的伏安特性曲线。

(1)由于不能准确知道二极管的正负极，同学们用多用电表的欧姆挡对其进行侧量，当红表笔接A端、黑表笔同时接B端时，指针几乎不偏转，则可以判断二极管的正极是_______端

(2)选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏安特性曲线，要求准确测出二极管两端的电压和电流。有以下器材可供选择：

A.二极管R_x

B.电源电压E＝4V(内电阻可以忽略)

C.电流表A₁(量程0～50mA，内阻为r₁＝0.5Ω)

D.电流表A₂(量程0～0.5A，内阻为r₂＝1Ω)

E.电压表V(量程0～15V，内阻约2500Ω)

F.滑动变阻器R₁(最大阻值20Ω)

C.滑动变阻器R₂(最大阻值1000Ω)

H.定值电阻R₃＝7Ω

I.开关、导线若干

实验过程中滑动变限器应选___________(填“F”或“G”)，在虚线框中画出电路图_______(填写好仪器符号)

(3)假设接入电路中电表的读数：电流表A₁读数为I₁，电流表A₂读数为I₂，则二极管两瑞电压的表达式为__________(用题中所给的字母表示)。

(4)同学们用实验方法测得二极管两端的电压U和通过它的电流I的一系列数据，并作出I－U曲线如图乙所示。

(5)若二极管的最佳工作电压为2.5V，现用5.0V的稳压电源(不计内限)供电，则需要在电路中串联一个电限R才能使其处于最佳工作状态，请根据所画出的二极管的伏安特性曲线进行分析，申联的电阻R的阻值为_______________Ω(结果保留三位有效数字)

Answer

A F 119

【解析】

(1)[1]当红表笔接端、黑表笔同时接端时，指针几乎不偏转，说明电阻很大，二极管反向截止，根据欧姆表的工作原理可知，黑表笔应与欧姆表内部电池的正极相连，由二极管的单向导电性可知，端应是二极管的正极；

(2)[2]由图乙可知，实验中要求电压从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法；所以滑动变阻器应选阻值小的，即滑动变限器应选F；

[3]在测量正向加电压的伏安特性曲线时，实验中最大电压约为3V，所以电压表V(量程0～15V，内阻约2500Ω)不符合题意，故需要电流表A2(量程0～0.5A，内阻为)与定值电阻串联改装成量程为

二极管两端的电压在3V以内，电流在40mA以内，电流表应选用电流表A1(量程0～50mA，内阻为)；因二极管的正向电阻较小，故采用电流表外接法，同时二极管正极应接电源正极；因实验中要求电压从零开始调节，故滑动变阻器应采用分压接法，所以电路图为

(3)[4]根据电路结构特点可得

解得二极管两瑞电压的表达式为

(5)[5]二极管的最佳工作电压为2.5V，现用5.0V的稳压电源(不计内限)供电，根据图乙可知在电路中电流为21mA，根据欧姆定律和电路结构可得申联的电阻的阻值为