Question

5．2014年7月瑞典皇家科学院宣布：2014年诺贝尔物理学奖授予发明了蓝色发光二极管（LED）的日本科学家，以表彰他们为提高人类生活品质所作的卓越贡献，如图甲为一个蓝色发光二极管（LED）的示意图，杭州少年科学院的“少年科学家”们对它的是电学特性进行研究．

（1）因蓝色发光二极管（LED）示标明极性，少年科学家们利用多用电表的欧姆挡（选填“欧姆挡”、“电压挡”或“电流挡”）．探测二极管的极性，请你写出正确的判断方法：将红黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表指针偏角较小，而红黑表笔反接时指针偏角较大，说明a端是发光二极管正极，反之，则b端是发光二极管的正极．．
（2）为探究蓝色发光二极管（LED）的伏安特性，测绘它的伏安特性曲线，少年科学家们得到科学探究实验室老师的帮助，通过实验，测得发光二极管两端电压U和通过它的电流I的数据如下表：

U/I	0	1.50	1.80	1.90	2.00	2.08	2.19	2.33
I/mA	0	0	0.01	0.02	0.04	0.06	0.09	0.20
U/V	2.43	2.51	2.56	2.62	2.70	2.82	2.87
I/mA	0.50	0.80	1.00	3.00	5.00	9.00	11.01

①请在图乙中以笔划线代替导线，按照实验要求将实物图中的连线补充完整．
②请你根据少年科学家实验时收集的数据，在图示的坐标纸中画出该蓝色发光二极管（LED）的伏安特性曲线（I-U图象）．
（3）若将该蓝色发光二极管（LED）与一个电池组（电动势为E=3V，内阻不计），阻值R=150Ω的电阻串联，则该蓝色发光二极管（LED）的发光功率约为0.0073W（结果保留2位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）明确黑表笔应与欧姆表内部电池的正极相连红表笔应与内部电池的负极相连；
（2）①根据数据表中电流从零调可知变阻器应采用分压式接法；②认真描点然后再用平滑的曲线连接各点即可．
（3）在该二极管的伏安特性曲上画出等效电池组的伏安特性曲线，二曲线的交点即为电路工作点；由图可明确电压和电流，再由功率公式可求得功率．

解答 解：（1）欧姆表本身带有电源，在分析二极管极性时需要电源；故应用多用电表的欧姆档来判定二极管的极性，步骤是：将红黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表指针偏角较小，而红黑表笔反接时指针偏角较大，说明a端是发光二极管正极，反之，则b端是发光二极管的正极．
（2）①从数据表中电流从零调可知变阻器应采用分压式接法，连线图如图所示：
②画出的I-U图象如图所示：
（3）在该二极管的伏安特性曲上画出等效电池组的伏安特性曲线，二曲线的交点即为电路工作点，由图可知，电压为2.6V，电流为2.8mA；则功率P=2.6V×2.8mA=7.3mW=0.0073W；
故答案为：（1）欧姆档；将红黑表笔短接进行欧姆调零后，将红表笔接a端、黑表笔接b端时，若多用电表指针偏角较小，而红黑表笔反接时指针偏角较大，说明a端是发光二极管正极，反之，则b端是发光二极管的正极．
（2）①如图；②如图；
（3）0.0073W．

点评 本题考查伏安特性曲线的实验问题，应注意明确：①欧姆表内部电源的正极应与黑表笔相连，电源负极应与红表笔相连；②当要求电流从零调时，变阻器应采用分压式接法．