Question

20．发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用．图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“+”号的一端接高电势，带“-”号的一端接低电势．某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如表所示：

U/V	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
I/mA	0	0.9	2.3	4.3	6.8	12.0	19.0	30.0

（1）实验室提供的器材如下：
A．电压表（量程0-3V，内阻约10kΩ）    B．电压表（量程0-15V，内阻约25kΩ）
C．电流表（量程0-50mA，内阻约50Ω）   D．电流表（量程0-0.6A，内阻约1Ω）
E．滑动变阻器（阻值范围0-10Ω，允许最大电流3A）
F．电源（电动势6V，内阻不计）
G．开关，导线
该同学做实验时，电压表选用的是A，电流表选用的是C（填选项字母）．
（2）请在图乙中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整．

（3）根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线．
（4）若此发光二极管的最佳工作电流为10mA，现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=110Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态 （结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 ①根据实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据的范围可以选择电压表和电流表；
②描绘该二极管的伏安特性曲线，电压电流要从0测起，所以滑动变阻器应该用分压式；从表格中数据看，二极管的电阻更接近电流表的内阻，所以电流表应该用外接法；
③在图上描出电流和电压的对应点，用光滑的曲线连接起来；
④根据二极管的工作电流结合I-U图线求出工作电压，再求出串联的电阻．

解答 解：①根据实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据的范围可知：电压变化的最大值为2.8V，所以电压表选A；电流表变化的最大值为30mA，所以电流表选C；
②电压电流要从0测起，所以滑动变阻器应该用分压式；二极管的电阻更接近电流表的内阻，电流表应该用外接法．实物图的连接如图．

③根据表中数据，在图上描出各点，用光滑的曲线连接起来．如图．

由图线可知，二极管的阻值随电压的增大而减小；
④根据U-I图线，当二极管的工作电压为1.9V时，工作电流约为10mA，串联电阻上分到电压应为1.1V，
故应串联的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.1}{0.01}$=110Ω
故答案为：①A；C；②电路图如图所示；③图象如图所示；减少；④110．

点评 解决本题关键：1、知道多用电表电流的流向及二极管的特性．
2、如何选取电流表的内外接和滑动变阻器的分压限流接法．
3、用数学描点法描绘图象，体现了学科间的整合．