Question

5．2014年7月瑞典皇家科學(xué)院宣布：2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予發(fā)明了藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）的日本科學(xué)家，以表彰他們?yōu)樘岣呷祟惿�活品質(zhì)所作的卓越貢獻(xiàn)，如圖甲為一個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）的示意圖，杭州少年科學(xué)院的“少年科學(xué)家”們對它的是電學(xué)特性進(jìn)行研究．

（1）因藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）示標(biāo)明極性，少年科學(xué)家們利用多用電表的歐姆擋（選填“歐姆擋”、“電壓擋”或“電流擋”）．探測二極管的極性，請你寫出正確的判斷方法：將紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后，將紅表筆接a端、黑表筆接b端時(shí)，若多用電表指針偏角較小，而紅黑表筆反接時(shí)指針偏角較大，說明a端是發(fā)光二極管正極，反之，則b端是發(fā)光二極管的正極．．
（2）為探究藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）的伏安特性，測繪它的伏安特性曲線，少年科學(xué)家們得到科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室老師的幫助，通過實(shí)驗(yàn)，測得發(fā)光二極管兩端電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表：

U/I	0	1.50	1.80	1.90	2.00	2.08	2.19	2.33
I/mA	0	0	0.01	0.02	0.04	0.06	0.09	0.20
U/V	2.43	2.51	2.56	2.62	2.70	2.82	2.87
I/mA	0.50	0.80	1.00	3.00	5.00	9.00	11.01

①請?jiān)趫D乙中以筆劃線代替導(dǎo)線，按照實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整．
②請你根據(jù)少年科學(xué)家實(shí)驗(yàn)時(shí)收集的數(shù)據(jù)，在圖示的坐標(biāo)紙中畫出該藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）的伏安特性曲線（I-U圖象）．
（3）若將該藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）與一個(gè)電池組（電動(dòng)勢為E=3V，內(nèi)阻不計(jì)），阻值R=150Ω的電阻串聯(lián)，則該藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光功率約為0.0073W（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）明確黑表筆應(yīng)與歐姆表內(nèi)部電池的正極相連紅表筆應(yīng)與內(nèi)部電池的負(fù)極相連；
（2）①根據(jù)數(shù)據(jù)表中電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法；②認(rèn)真描點(diǎn)然后再用平滑的曲線連接各點(diǎn)即可．
（3）在該二極管的伏安特性曲上畫出等效電池組的伏安特性曲線，二曲線的交點(diǎn)即為電路工作點(diǎn)；由圖可明確電壓和電流，再由功率公式可求得功率．

解答 解：（1）歐姆表本身帶有電源，在分析二極管極性時(shí)需要電源；故應(yīng)用多用電表的歐姆檔來判定二極管的極性，步驟是：將紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后，將紅表筆接a端、黑表筆接b端時(shí)，若多用電表指針偏角較小，而紅黑表筆反接時(shí)指針偏角較大，說明a端是發(fā)光二極管正極，反之，則b端是發(fā)光二極管的正極．
（2）①從數(shù)據(jù)表中電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，連線圖如圖所示：
②畫出的I-U圖象如圖所示：
（3）在該二極管的伏安特性曲上畫出等效電池組的伏安特性曲線，二曲線的交點(diǎn)即為電路工作點(diǎn)，由圖可知，電壓為2.6V，電流為2.8mA；則功率P=2.6V×2.8mA=7.3mW=0.0073W；
故答案為：（1）歐姆檔；將紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后，將紅表筆接a端、黑表筆接b端時(shí)，若多用電表指針偏角較小，而紅黑表筆反接時(shí)指針偏角較大，說明a端是發(fā)光二極管正極，反之，則b端是發(fā)光二極管的正極．
（2）①如圖；②如圖；
（3）0.0073W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)問題，應(yīng)注意明確：①歐姆表內(nèi)部電源的正極應(yīng)與黑表筆相連，電源負(fù)極應(yīng)與紅表筆相連；②當(dāng)要求電流從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．