Question

5．李华同学的爸爸是个电气工程师，李华经常看到爸爸在用如图所示的多用电表进行一些测量．在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到如图所示的二极管的负极．

（1）李华同学做了如下两步具体的操作；第一，将多用电表选择开关旋转到电阻档的×1档，经过欧姆调零之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光，如图所示；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是短管脚（填写“长管脚”或者“短管脚”）所连接的一极．
（2）李华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的×1档，×10档，×100档，×1K档分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越小（填写“大”或者“小”），请帮助他分析一下具体的原因亮度小说明功率小，对二极管来说，根据P=I²R可以知道其中通过的电流就较小，根据全电路欧姆定律可知，$I=\frac{E}{{R_Ω^{\;}+R}}$这说明从×1档，×10档，×100档到×1K档，多用电表的内阻越来越大．
（3）爸爸说，欧姆表内的电池用过了一段时间，电动势稍微减小，内电阻可能增大很多倍，自己可以设计实验测量一下电动势和内电阻．李华立即准备设计实验方案进行相关测量，现在备有如下器材可供选择：
A．干电池1节 B．滑动变阻器（0～20Ω） C．滑动变阻器（0～1kΩ） D．电压表（0～3V）
E．电流表（0～0.6A） F．电流表（0～3A） G．开关、导线若干
①其中滑动变阻器应选B，电流表应选E．（只填器材前的序号）
②为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最和理的电路图．
③某同学根据实验数据画出的U-I图象如图2所示．由图象可得电池的电动势为1.5V，内电阻为0.5Ω

Answer 1

分析 （1）明确欧姆表的使用方法，根据二极管的性质即可进行判断；
（2）根据多用电表的原理进行分析，明确二极管亮度变化的原因；
（3）根据伏安法测量电动势和内电阻的实验原理分析，明确电路原理图，选择合适的仪表；再根据得出的伏安特性曲线明确电动势和内电阻．

解答 解：（1）在测量电阻时，首先要选择档位后进行欧姆调零；
根据题干所述内容进行全面判定后发现，二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接为二极管的正极．故短管角为负极；
（2）亮度小说明功率小，对二极管来说，根据P=I²R可以知道其中通过的电流就较小，根据全电路欧姆定律可知，$I=\frac{E}{{R_Ω^{\;}+R}}$这说明从×1档，×10档，×100档到×1K档，多用电表的内阻越来越大．则二极管的亮度越来越小；
（3）①由表知通过小灯泡的最大电流为310mA即0.31A，故电流表应选E，滑动变阻器用分压式应选阻值小的变阻器，故应选滑动变阻器B．
②因电流表内阻较小，与电源内阻接近，故应采用相对电源的电流表外接法；
原理图如图所示；
③由U=E-Ir可知，电源的电动势E=1.5V，内阻r=$\frac{1.5-0.9}{1.2}$=0.5Ω；
故答案为：（1）欧姆调零，短管脚．
（2）小．亮度小说明功率小，对二极管来说，根据P=I²R可以知道其中通过的电流就较小，根据全电路欧姆定律可知，$I=\frac{E}{{R_Ω^{\;}+R}}$这说明从×1档，×10档，×100档到×1K档，多用电表的内阻越来越大．
（3）
①B，E
②电路图如图所示．
③1.5 0.5

点评 本题考查测量电动势和内电阻以及多用电表的使用，要注意明确欧姆表的使用方法，同时注意根据测量电动势和内电阻时的数据处理方法．