Question

9．小張通過互聯(lián)網(wǎng)查得某二極管的伏安特性曲線如圖甲所示．由圖甲分析可知，當該二極管電壓在0-0.5V時，電阻幾乎為無窮大；當該二極管電壓從0.5V升高到0.9V時，電阻從無窮大減小到三十幾歐．

（1）為了確定二極管的正、負極，小張用多用電表進行了以下探測：用電阻“×100”擋，對二極管的兩個 電極進行正、反向測量，當指針偏轉(zhuǎn)角度較大時，黑表筆連接的是二極管的正極．（填“正”或者“負”）
（2）若將滿足圖甲中伏安特性的一只二極管與電源（電動勢E=2V，內(nèi)阻不計）和電阻（R₀=100Ω）串聯(lián)，如圖乙所示，當開關(guān)S閉合時，二極管消耗的功率為0.01W．（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
（3）小張使用下列所有器材，準確地描繪出了該二極管（符號）的正向伏安特性曲線．圖丙僅畫出了他設(shè)計的部分電路圖，請你補全完成該實驗的電路圖，并標明各元件的符號．
①待測二極管D一只；
②電壓表V（量程0-3V，內(nèi)阻約10kΩ）；
③電流表A（量程0-30A，內(nèi)阻約30Ω）；
④滑動變阻器R（0-15Ω，額定電流1A）；
⑤電源E（電動勢3V，內(nèi)阻不計）；
⑥單刀雙擲開關(guān)S₁；
⑦單刀開關(guān)S，及導線若干．

Answer 1

分析 （1）歐姆表黑表筆與內(nèi)阻電源正極相連，紅表筆與內(nèi)置電源負極相連，根據(jù)歐姆表指針偏轉(zhuǎn)情況判斷二極管的正負極．
（2）把電源與定值電阻整體看成電源，作出電源的I-U圖象，由圖象求出通過二極管的電流與二極管兩端電壓，然后求出二極管消耗的功率．
（3）描繪二極管的伏安特性曲線需要測出二極管兩端電壓與通過二極管的電流，根據(jù)實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出實驗電路圖．

解答 解：（1）歐姆表黑表筆與內(nèi)置電源的正極相連，用電阻“×100”擋，對二極管的兩個 電極進行正、反向測量，當指針偏轉(zhuǎn)角度較大時，說明此時二極管內(nèi)阻很小，電源的正極與二極管正極相連，即二極管的黑表筆連接的是二極管的正極．
（2）電源與定值電阻組成等效電源，在二極管I-U圖象中作出等效電源的I-U圖象如圖所示：

由圖示圖象可知，通過二極管的電流I=12mA=0.012A，二極管兩端電壓U=0.8V，二極管消耗的電功率：P=UI=0.8V×0.012A≈0.01W．
（3）描繪二極管的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，當二極管兩端電壓小于0.5V時二極管內(nèi)阻為無窮大，遠大于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，當電壓為0.5V到0.9V時，二極管內(nèi)阻約為三十幾歐姆，遠小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，可以用開關(guān)控制電流表的內(nèi)外接法，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：（1）正；（2）0.01；（3）如圖所示．

點評 本題考查了判斷二極管的極性、求二極管的功率、設(shè)計實驗電路圖，要掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法；根據(jù)實驗?zāi)康呐c實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計實驗電路圖的關(guān)鍵．