Question

【題目】LED二極管的應用是非常廣泛的，2014年諾貝爾物理學獎被授予了日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二，以表彰他們發明了藍色發光二極管，并因此帶來了新型節能光源．某同學想要描繪某發光二極管的伏安特性曲線，實驗測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數據如下表所示.

U/V	0.0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0.0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

實驗室提供了以下器材：

A．電壓表（量程0～3V，內阻約20 kΩ）

B．電壓表（量程0～15V，內阻約100 kΩ）

C．電流表（量程0～50 mA，內阻約40 Ω）

D．電流表（量程0～0.6A，內阻約2 Ω）

E．滑動變阻器（阻值范圍0～20 Ω，允許最大電流2 A）

F．電源（電動勢6 V，內阻不計）

G．開關，導線若干

（1）該同學做實驗時，電壓表選用的是______，電流表選用的是_____（填選項字母）．

（2）當電流表示數為20.0mA時，電壓表的示數如圖甲所示，電壓表的讀數為______V．

（3）請根據要求，在方框中畫出實驗的原理圖__________（二極管的符號用 表示）．

（4）根據表中數據，請在圖乙中畫出該二極管的IU圖線____________．

（5）若此發光二極管的最佳工作電流為15mA，現將此發光二極管與電動勢為3V、內阻不計的電池組相連，還需串聯一個阻值R＝______Ω的電阻，才能使它工作在最佳狀態．（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】A C 2.30V（2.3V也得分） 如圖所示：

如圖所示：

R=53Ω（48Ω-58Ω都給分）

【解析】

（1）根據數據表中的最大電壓與最大電流來選擇電壓表與電流表的量程；

（2）根據選定的電壓表量程進行讀數；

（3）根據待測電阻滿足外接法條件可知電流表應用外接法，根據電流表從零調可知變阻器應采用分壓式接法；

（4）用平滑的曲線連線即可，注意舍去誤差較大的點；

（5）根據閉合電路歐姆定律列出表達式并求解即可；

（1）根據實驗數據表可知電壓最大為2.80V，最大電流為30mA，所以電壓表應選擇A，電流表應選擇C；

（2）由于電壓的量程為，則此時電壓表的讀數為；

（3）通過估算二極管的阻值大約為，滿足，所以電流表應用外接法，由于電流表從零調，所以變阻器應采用分壓式接法，如圖所示：

（4）根據表中數據，該二極管的IU圖線如圖所示：

（5）由I-U圖象可讀出時對應的電壓為，可求出，
根據閉合電路歐姆定律應有：，代入數據解得為：。