小王同学获得了某型号二极管加正向电压时的伏安特性曲线，如下图甲曲线所示。该同学想通过实验验证该二极管伏安特性曲线的可靠性，从实验室找来如下器材：干电池两节（每节干电池电动势为1.5V，内阻约为）；滑动变阻器一个（最大阻值为）；电压表一个（量程为3V，内约为）；电流表一个（量程为50mA，内阻约为）。要求二极管的正向电压从0开始变化，尽量减小测量误差。

1. 小王同学获得了某型号二极管加正向电压时的伏安特性曲线，如下图甲曲线所示。该同学想通过实验验证该二极管伏安特性曲线的可靠性，从实验室找来如下器材：

干电池两节（每节干电池电动势为1.5V，内阻约为 $\text{[math]}$ ）；

滑动变阻器一个（最大阻值为 $\text{[math]}$ ）；

电压表一个（量程为3V，内约为 $\text{[math]}$ ）；

电流表一个（量程为50mA，内阻约为 $\text{[math]}$ ）。

要求二极管的正向电压从0开始变化，尽量减小测量误差。

(1) 由甲图曲线可知该发光二极管的电阻随正向电压U变大而（填“变大”“变小”或“不变”）。

(2) 请根据实验目的和要求设计电路，按电路将实物图乙中的连线补充完整。

(3) 按照电学实验操作规范。保证各仪表的安全，开关闭合之前，乙图中滑动变阻器滑动触头应移到端（填“左”或“右”）。

(4) 经多次实验验证，二极管的伏安特性曲线非常准确，假设同型号二极管的伏安特性曲线完全相同，用3枚该型号二极管接入如上图丙所示电路中，电源电动势 $\text{[math]}$ ，内阻 $\text{[math]}$ ，电阻箱阻值 $\text{[math]}$ ，此时每个二极管消耗功率 $\text{[math]}$ W（结果保留2位有效数字）

(5) 使用一段时间过后，用多用电表的欧姆“ $\text{[math]}$ ”挡测试3枚二极管，其结果依次如下图中的甲、乙、丙所示，由图可知，图（选填“甲”“乙”“丙”）中的二极管是好的，该二极管的正极是（选填“a”或“b”）端。

【考点】

描绘小灯泡的伏安特性曲线; 练习使用多用电表;

【答案】

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实验探究题困难

1. 小明家里有一台小型的风扇灯，额定电压5.0V，额定功率约为2.5W，他想利用实验室的器材描绘出这台风扇灯的伏安特性曲线（ $\text{[math]}$ 图像）。在实验室中找到了导线、开关，还有以下器材：

A．电源E：电动势为6.0V

B．电流表 $\text{[math]}$ ：量程0~0.6A，内阻 $\text{[math]}$ 约为 $\text{[math]}$

C．电流表 $\text{[math]}$ ：量程0~150mA，内阻 $\text{[math]}$

D．定值电阻 $\text{[math]}$

E．定值电阻 $\text{[math]}$

F．滑动变阻器 $\text{[math]}$ ：最大阻值 $\text{[math]}$

G．滑动变阻器 $\text{[math]}$ ：最大阻值 $\text{[math]}$

(1) 为了便于调节，并能够实现在0~5.0V内范围内对风扇灯两端电压进行测量，实验中滑动变阻器应选用（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）；为尽可能精确测量实验数据，应选用定值电阻（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）和电流表（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）串联改装成电压表使用；

(2) 请帮助小明根据题中所给实验器材设计实验电路，并在图甲中将电路设计图补充完整（风扇灯用M表示）（注意：要在电路设计图中标上题干提供元件相应的符号）；

(3) 小明在实验过程中发现，流过风扇灯的电流读数小于0.15A时灯亮但风扇不转动。他通过实验描绘出 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，其中 $\text{[math]}$ 为电流表 $\text{[math]}$ 的读数、 $\text{[math]}$ 为电流表 $\text{[math]}$ 的读数。由实验描绘出的 $\text{[math]}$ 图像可知在（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）时，风扇灯的电阻为 $\text{[math]}$ （计算结果保留两位有效数字）。

实验探究题普通

2. 2024国庆期间重庆举办了“我爱你中国”灯光秀，灯光秀中一个发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻R₀串联而成，如图（a）中虚线框内的结构，供电电压为12V，通过查找资料可知，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安特性，小庆同学设计了图（a）所示的电路进行实验。图中电源电压恒为12V，电压表的量程为0~2V、内阻为2.0kΩ，电流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空：

(1) 为完成实验并准确测量，定值电阻R_x应该选择（　　） A. 2.0kΩ B. 4.0kΩ C. 6.0kΩ D. 8.0kΩ

(2) 正确选择R_x后接通电源，将R的滑动触头从M端向N端滑动，记录多组电压表的示数U和电流表的示数I，并在图（b）中绘出了U-I图线。当电压表的示数为1.70V，电流表的示数为20.0mA时，不考虑电表内阻的影响，则一个发光二极管D的实际功率为mW（保留3位有效数字）；如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D在通过某一电流时的实际功率（填“大于”“小于”或“等于”）由图（b）得到的测量值。

(3) 实验中测得R₀=50.0Ω，若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为50.0Ω的电源两端，则一个发光单元的实际功率约为mW（保留3位有效数字）。

实验探究题普通

3. 某兴趣小组在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，选用的小灯泡规格为“3V 1.5W”，电流表的内阻约为几欧姆。

(1)图1方框中是小组设计的电路图，请将其补充完整，并在图2中连接实物图；

(2)下表中的各组数据是在实验中测得的，根据表格中的数据，在图3坐标纸上补全数据点并作出该小灯泡的伏安特性曲线。由此图线可看出，小灯泡电阻随着温度的升高而（选填“变大”或“变小”）；

U/V	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
I/A	0	0.18	0.30	0.38	0.45	0.49

(3)如图4所示，将此小灯泡与阻值为3Ω的定值电阻R₀串联，接在电压恒定为1.5V的电路中，小灯泡的实际电阻约为Ω。

实验探究题普通