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【题目】阅读短文,回答问题: 半导体的应用
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料.半导体是指一种导电性可受 控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料.
发光二极管(LED)是半导体二极管的一种,具有单向导电性.当二极管两端外加正向电压时,如果正向电压很小,正向电流也几乎为零,当正向电压大于某个值以后,二极管 正向导通,电流随电压增大而迅速上升.当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流几乎为零,二极管处于截止状态.外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿.因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高.
(1)如图甲是一种常见的LED手电筒,发光元件由5个发光二极管并联组成,每个发光 二极 管的额定电流为30mA,它的能量是由可反复充电使用的电池提供,且LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化,如表格所示.将一个LED与50Ω的定值电阻R串联,已知电源电压为 4.2V 保持不变,闭合开关S,毫安表(为读数更精确的电流 表)的读数为20mA,此时LED灯发出色的光.

两端的电压/V

2

2.4

3.2

LED 灯的颜色


(2)如图乙所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线.
①图甲可知,当该二极管两端的正向电压为0.2V 时,二极管处于(接通/截止)状态; 当该二极管两端的反向电压为 50V 时,二极管将(会/不会)被击穿
②该发光二极管两端的正向电压为0.5V时的电阻(大于/等于/小于)正向电压为0.7V时的电阻.
(3)某家用插座用一只“2V 100mA”发光二极管(与一定值电阻串联在电路中)作为指示灯.将该插座接在家庭电路中,指示灯正常发光,则在200s内电流通过该发光二极管所做的功J.

【答案】
(1)蓝
(2)截止;会;大于
(3)20
【解析】解:(1)一个LED与50Ω的定值电阻R串联,由I= 可得,定值电阻R两端的电压:UR=IR=20×10﹣3A×50Ω=1V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,LED灯两端的电压:ULED=U﹣UR=4.2V﹣1V=3.2V,由表格数据可知,此时LED灯发出蓝颜色的光;(2)①当二极管两端的正向电压为0.2V时,正向电流为零,二极管处于截止状态;当二极管两端的反向电压为50V时,反向电流会突然增大,二极管将会被击穿②由图甲可知,该发光二极管两端的正向电压为0.5V时,电路中的电流小于正向电压为0.7V时的电流,且I﹣U曲线的倾斜程度变大,由欧姆定律可知,二极管的电阻逐渐减小,所以0.5V时的电阻大于0.7V时的电阻;(3)指示灯正常发光,电流通过发光二极管所做的功:W=UIt=2V×0.1A×100s=20J. 所以答案是:(1)蓝;(2)①截止;会;②大于;(3)20.
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用,需要了解欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)才能得出正确答案.

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