Question

（1）如圖所示，由兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器的極板N與靜電計相接，極板M接地．用靜電計測量平行板電容器兩極板間的電勢差U．在兩板相距一定距離d時，給電容器充電，靜電計指針張開一定角度．在整個實驗過程中，保持電容器所帶電量Q不變，下面哪些操作將使靜電計指針張角變小______．
A．將M板向下平移
B．將M板沿水平向左方向遠離N板
C．在M、N之間插入云母板（介電常數ε＞1）
D．在M、N之間插入金屬板，且不和M、N接觸
（2）發光二極管（LED）是一種新型光源，在2010年上海世博會上通過巨大的LED顯示屏，為我們提供了一場精美的視覺盛宴．某同學為了探究LED的伏安特性曲線，他實驗的實物示意圖如圖甲所示，其中圖中D為發光二極管（LED），R為定值電阻，滑動變阻器R的總阻值很小，電壓表視為理想電壓表．（數字運算結果保留2位小數）
①請根據圖甲的實物圖，在圖乙中畫出該實驗的電路圖，要求用規范符號表示．
②閉合電鍵S前，滑動變阻器R的滑動頭應置于最______（填“左”或“右”）端．
③實驗一：在20℃的室溫下，通過調節滑動變阻器，測量得到LED的U₁-U₂曲線為圖丙中的a曲線．已知鋰電池的電動勢為3.7V，內阻不計，LED的正常工作電流為20mA，定值電阻R的電阻值為10Ω，由曲線可知實驗中的LED的額定功率為______W，LED的電阻隨著電流的增大而______（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④實驗二：將LED置于80℃的熱水中，測量得到LED的U₁-U₂曲線為圖丙中的b曲線．由此可知：溫度升高，LED的電阻將______填“增大”、“減小”或“不變”）．在實驗一中，調節滑動變阻器使LED正常工作，立即將LED置于實驗二中80℃的熱水中，則此時LED功率為______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）電容器所帶電量Q不變，根據電容的決定式判斷電容的變化，從而得出電勢差的變化．
（2）滑動變阻器采用分壓式接法，閉合電鍵前，需將滑片置于最右端，起到保護測量電路的作用．根據圖線LED的額定電壓得出其額定功率，以及溫度變化后，通過電壓的變化得出電阻的變化．
解答：解：（1）A、根據，將M板向下平移，正對面積減小，則C減小，根據U=，知電勢差增大，靜電計指針張角變大．故A錯誤．
B、根據，將M板沿水平向左方向遠離N板，d增大，則C減小，根據U=，知電勢差增大，靜電計指針張角變大．故B錯誤．
C、根據，在M、N之間插入云母板（介電常數ε＞1）則C增大，根據U=，知電勢差減小，靜電計指針張角減小．故C正確．
D、根據，在M、N之間插入金屬板，且不和M、N接觸，d減小，則C增大，根據U=，知電勢差減小，靜電計指針張角減小．故D正確．
故選CD．
（2）①根據實物圖作出電路圖，如上圖．
②閉合電鍵S前，滑動變阻器R的滑動頭應置于最右端，使得電鍵閉合，測量部分電壓、電流為零，起到保護測量電路的作用．
③由曲線可知實驗中的LED正常工作時，電流為0.02A，電壓為3.3V，則額定功率P=UI=3.3×0.2W=0.066W．正常工作后圖線的斜率不變，則LED的電阻隨著電流的增大而不變．
④溫度升高，LED電壓減小，則電阻減小．在實驗一中，調節滑動變阻器使LED正常工作，立即將LED置于實驗二中80℃的熱水中，電流為0.02A時，電壓為3.15V，則P=UI=3.15×0.02W=0.063W．
故答案為：（1）CD
（2）①如圖
②右；
③0.066，不變；
④減小，0.063．
點評：解決本題的關鍵掌握電容的定義式C=和電容的決定式．以及能夠從圖象中獲取信息，求出功率．