题目内容

5．某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中《物理》教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”．他为了探求真知，找来一个LED蓝光二极管：

（1）他首先利用多用电表对它的正接时电阻进行粗略测量，如图甲所示，下面说法中正确的是AC
A．欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
B．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
C．若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零
D．若采用“×10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175Ω
（2）为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：
A、直流电源E：（电动势为3V，内阻不计）        B、开关、导线若干
C、电流传感器mA：（量程-10mA～+10mA，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流）
D、电压表V：（量程1V，内阻为1kΩ）     E、定值电阻R0：阻值为2kΩ
F、滑动变阻器R1：（0～10Ω）          G、滑动变阻器R2：（0～1000kΩ）
①实验中滑动变阻器应选R1（选填“R1”或“R2”）；
②请在图乙方框中画出实验电路原理图；
③实验记录的8组数据如表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出I-U图象；
LED蓝光二极管正向伏安特性曲线测试数据表如下：
I（mA）00.100.310.610.781.203.105.00
U（V）00.610.961.522.032.352.642.75
④由所绘制图象可知，他选用的LED蓝光二极管是非线性（选填“线性”或“非线性”） 电学元件．

分析 本题（1）选项A根据欧姆表改装原理及电流表指针偏转方向与电流方向的关系即可求解；选项B根据并联电阻小于任一支路的电阻即可求解；选项C应明确欧姆表指针偏角过大说明待测电阻的阻值较小，即所选倍率过大，应选择倍率较小的挡；选项D根据欧姆表表盘刻度不均匀且“左密右稀”可知，阻值应小于刻度均匀时对应的电阻．题（2）①应明确电流从零调时变阻器应采用分压式接法，且变阻器阻值越小调节越方便；题②应明确电流表内阻很小时应有电流表外接法，由于电压表量程过小可考虑进行改装以扩大量程；题③认真描点然后用平滑的曲线连接即可；题④明确I-U图象是曲线即为非线性即可．

解答 解：（1）A、根据欧姆表的改装原理和表头偏角与电流方向的关系可知，黑表笔应与表内电池的正极相连，与插孔的“-”极相连，所以图甲中的表笔A、B应分别接二极管的C、D端相连，故A正确；
B、测量时若双手捏住两表笔金属杆，测量的就是待测电阻与人体的并联电阻，由于并联电阻小于任一支路的电阻，所以测量结果会偏小，所以B错误；
C、当欧姆表的指针偏角过大时，说明待测电阻的阻值较小，即所选的倍率过大，应选择倍率较小的挡，所以C正确；
D、根据欧姆表的改装原理可知，表盘刻度不均匀“左密右稀”且越往左阻值越大，若刻度均匀时待测电阻应是10×$\frac{15+20}{2}$=175Ω，所以待测电阻的阻值应小于175Ω，所以D错误；
故选：AC．
（2）①描绘伏安特性曲线实验要求电流从零调，变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器R1以方便调节；
②当电流表内阻很小或不计时，根据欧姆定律可知电流表应用内接法，所以应将电流传感器与二极管串联后再与电压表并联，由于电压表量程为1V小于电源电动势3V，可考虑将电压表与定值电阻R0串联以扩大量程，则改装后的电压表量程为U′=U+$\frac{U}{{R}_{V}}$R0=1+$\frac{1}{1}$×2=3V，符合要求，电路图如图所示：

③画出的I-U图象如图所示：

④由I-U图象可知，二极管是非线性电学元件．
故答案为：（1）AC；（2）①R1；②如图；③如图；④非线性

点评 应明确：①欧姆表内部电池的正极应与黑表笔相连，但黑表笔应插入多用电表的“-”插孔；②当电表的量程过小时，应考虑进行改装以扩大量程；③当变阻器采用分压式接法时，应选择阻值小的变阻器以方便调节．

练习册系列答案
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C．
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E．
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