题目内容

16．一学习小组学习了电阻的测量的方法后，想描绘一只硅二极管通正向电流时的伏安特性曲线．已知该二极管正向导通时电阻为几十到几百欧，其耐压值约为1.0V．实验室有如下器材：
A．干电池一节
B．电压表1，量程15V，内阻约几百千欧
C．电压表2，量程3V，内阻约一百千欧
D．电流表，量程10mA，内阻约几百欧
E．滑动变阻器1，最大阻值为1KΩ
F．滑动变阻器2，最大阻值为100Ω
G．导线若干，电键一个
①电压表应选C（请填器材前的字母）．
②滑动变阻器应选F（请填器材前的字母）．
③请将题图1所示未完成的电路图补充完整（硅二极管的符号为 ）．
U/V0.000.120.280.400.500.560.600.640.68
I/mA0.0约0约00.10.20.40.81.25.0
④如图2所示，坐标图上的图线I为某硅光电池组的伏安特性曲线，通过图线I直接读出该硅光电池组的电动势为0.88V，短路电流为3.0mA，其内电阻Ω不是（填“是”或“不是”）定值．
⑤移动滑动变阻器的滑片，得到多组硅二极管的电流电压值如表，请根据表格中的数据在同一坐标纸上通过描点连线画出硅二极管的伏安特性曲线．
⑥根据你描绘的图线结合图线I，计算若用该硅光电池组直接给该硅二极管供电时（保证该硅光电池组为二极管输入正向电流），电池组的输出功率为1.37×10-3W，此时硅光电池组的内阻为110Ω，此时二极管的电阻为310Ω（此三空均保留三位有效数字）．

分析 ①根据二极管的耐压值选择电压表；
②为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器；
③根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后连接实物电路图；
④由图示图象求出电池的电动势与短路电流，根据图象判断内阻是否为定值；
⑤根据表中实验数据应用描点法作出图象；
⑥根据图示图象求出二极管两端的电压与通过二极管的电流，然后应用P=UI求出功率，由闭合电路的欧姆定律求出内阻，由欧姆定律求出二极管电阻．

解答 解：①一节干电池的电动势约为1.5V，则电压表选C；
②为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；
③描绘二极管的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；
二极管正向导通时电阻为几十到几百欧，电压表内阻约一百千欧，电流表内阻约几百欧，电压表内阻远大于二极管内阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．
④由图示图线I可知，该硅光电池组的电动势为0.88V，短路电流为3.0mA，
电池I-U图象是曲线而不是直线，则其内电阻不是定值．
⑤根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示．
⑥两图象的交点坐标值是二极管的电压与电流值，由图示图象可知，二极管两端电压为：U=0.65V，电流：I=2.1mA=0.0021A，电池组的输出功率为P=UI=0.65×0.0021=1.365×10-3W，此时二极管的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.65}{0.0021}$Ω≈309.5Ω，由闭合电路的欧姆定律可知：E=U+Ir，即：0.88=0.65+0.0021r，解得，此时硅光电池组的内阻r≈109.5Ω．

故答案为：①C；②F；③如图所示；④0.88；3.0；不是；⑤如图所示；⑥1.37×10-3（1.35×10-3～1.42×10-3均正确）；110；310（290～340均正确）．

点评 本题是一道电学综合实验题，要掌握实验器材的选择原则，掌握描点法作图的方法；应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，要掌握应用图象法处理实验数据的方法．

练习册系列答案
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