题目内容

4．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灯发出蓝色的光．
两端的电压/V22.43.2
LED 灯的颜色红黄蓝
（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，二极管处于截止（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（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（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20J．

分析 （1）一个LED与50Ω的定值电阻R串联，知道电路中的电流，根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，然后由表格信息得出LED灯发光的颜色；
（2）①观察电流随它两端电压变化的曲线，根据电压所对应的电流，逐项分析解答；
②根据图甲，找出0.5V和0.7V时对应的电流变化情况，可判断二极管的电阻变化情况；
（3）利用公式W=UIt可计算电流通过二极管所做的功．

解答 解：
（1）一个LED与50Ω的定值电阻R串联，由I=$\frac{U}{R}$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．
故答案为：（1）蓝；
（2）①截止；会；②大于；
（3）20．

点评 本题通过对半导体应用的介绍，考查了我们对发光二极管的特点的了解以及对电功公式的运用等，综合性强，重点是要学会观察图象获取正确的信息．

练习册系列答案
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A．滑动变阻器被短路
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（5）某实验小组的同学除了测灯泡额定功率外，还记录了灯泡在不同电压下电流表的示数，并根据记录的数据正确绘制了灯泡的I-U图象，他们绘制的图象与图中的C图一致．

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