Question

16．一學習小組學習了電阻的測量的方法后，想描繪一只硅二極管通正向電流時的伏安特性曲線．已知該二極管正向導通時電阻為幾十到幾百歐，其耐壓值約為1.0V．實驗室有如下器材：
A．干電池一節
B．電壓表1，量程15V，內阻約幾百千歐
C．電壓表2，量程3V，內阻約一百千歐
D．電流表，量程10mA，內阻約幾百歐
E．滑動變阻器1，最大阻值為1KΩ
F．滑動變阻器2，最大阻值為100Ω
G．導線若干，電鍵一個
①電壓表應選C（請填器材前的字母）．
②滑動變阻器應選F（請填器材前的字母）．
③請將題圖1所示未完成的電路圖補充完整（硅二極管的符號為 ）．

U/V	0.00	0.12	0.28	0.40	0.50	0.56	0.60	0.64	0.68
I/mA	0.0	約0	約0	0.1	0.2	0.4	0.8	1.2	5.0

④如圖2所示，坐標圖上的圖線I為某硅光電池組的伏安特性曲線，通過圖線I直接讀出該硅光電池組的電動勢為0.88V，短路電流為3.0mA，其內電阻Ω不是（填“是”或“不是”）定值．
⑤移動滑動變阻器的滑片，得到多組硅二極管的電流電壓值如表，請根據表格中的數據在同一坐標紙上通過描點連線畫出硅二極管的伏安特性曲線．
⑥根據你描繪的圖線結合圖線I，計算若用該硅光電池組直接給該硅二極管供電時（保證該硅光電池組為二極管輸入正向電流），電池組的輸出功率為1.37×10^-3W，此時硅光電池組的內阻為110Ω，此時二極管的電阻為310Ω（此三空均保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 ①根據二極管的耐壓值選擇電壓表；
②為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器；
③根據題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后連接實物電路圖；
④由圖示圖象求出電池的電動勢與短路電流，根據圖象判斷內阻是否為定值；
⑤根據表中實驗數據應用描點法作出圖象；
⑥根據圖示圖象求出二極管兩端的電壓與通過二極管的電流，然后應用P=UI求出功率，由閉合電路的歐姆定律求出內阻，由歐姆定律求出二極管電阻．

解答 解：①一節干電池的電動勢約為1.5V，則電壓表選C；
②為方便實驗操作，滑動變阻器應選擇F；
③描繪二極管的伏安特性曲線，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；
二極管正向導通時電阻為幾十到幾百歐，電壓表內阻約一百千歐，電流表內阻約幾百歐，電壓表內阻遠大于二極管內阻，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示．
④由圖示圖線I可知，該硅光電池組的電動勢為0.88V，短路電流為3.0mA，
電池I-U圖象是曲線而不是直線，則其內電阻不是定值．
⑤根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出圖象如圖所示．
⑥兩圖象的交點坐標值是二極管的電壓與電流值，由圖示圖象可知，二極管兩端電壓為：U=0.65V，電流：I=2.1mA=0.0021A，電池組的輸出功率為P=UI=0.65×0.0021=1.365×10^-3W，此時二極管的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.65}{0.0021}$Ω≈309.5Ω，由閉合電路的歐姆定律可知：E=U+Ir，即：0.88=0.65+0.0021r，解得，此時硅光電池組的內阻r≈109.5Ω．

故答案為：①C；②F；③如圖所示；④0.88；3.0；不是；⑤如圖所示；⑥1.37×10^-3（1.35×10^-3～1.42×10^-3均正確）；110；310（290～340均正確）．

點評 本題是一道電學綜合實驗題，要掌握實驗器材的選擇原則，掌握描點法作圖的方法；應用圖象法處理實驗數據是常用的實驗數據處理方法，要掌握應用圖象法處理實驗數據的方法．