把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),

把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),

题型:不详难度:来源:
把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b),但为简单起见,可近似地看作直线,直线与横轴的交点EO=1V (见(b)图中的虚线),即二极管上所加电压U<EO时电流为零,U>EO时,I和U为线性关系,此二极管消耗的电功率超过4.0W时将被烧坏.试问:

小题1:电阻R最小要多大才不致烧坏二极管?
小题2:在保证不致烧坏二极管的条件下R值为多大时,输入给R的功率为最大?此功率最大值等于多少瓦?
答案

小题1:I≤2A
小题2:6W
解析

小题1:依题意,由图(b)可得二极管电流和电压的关系为:I=2U-2  ① 
又二极管的功率:P=UI≤4W   
将①代入②得:U2-U-2≤0  解得:U≤2V 
代入①得:I≤2A
小题2:由闭合电路欧姆定律  E=U+IR 得 R≥1.5Ω
输入给R的功率PR=(E-U)I=(E—U)(2U-2)=-2U2+12U-10=-2(U-3)+8
可见PR随U按抛物线规律变化,其开口向下,最大值时 U=3V,故要使R的功率最大,其电压只能是二极管不被烧坏的最大电压U=2V。这样R=1.5Ω  PR的最大值PR=(E-U)I=6W
举一反三
如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点引出一根导线,两线之间

接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计),图中虚
线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压
为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使A
B沿着车前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直方向,               
从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
小题1:当列车向右做匀加速运动时,试写出加速度a与电压表读数U的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速度计。
小题2:为什么C点设置在电阻丝AB的中间?对电压表的选择应有什么特殊要求?                                         
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如图所示,电阻,小灯泡上标有“3V,1.5W",电源内阻,滑动变阻器的最大阻值为(大小未知),当触头滑动到最上端时;’安培表的读数为l A,小灯泡恰好正常发光,求:

小题1:滑动变阻器的最大阻值
小题2:当触头滑动到最下端时,求电源的总功率及输出功率。
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电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关。如图所示,是研究它们关系的实验电路。为了便于进行实验和保护蓄电池,给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作新电源(图中虚线框内部分)。新电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和,用r表示,电源的电动势用E表示。
①写出新电源的输出功率PErR的关系式:           。(安培表、伏特表看作理想电表)。
②在实物图中按电路图画出连线,组成实验电路。
③表中给出了6组实验数据,根据这些数据,在方格纸中画出P-R关系图线。根据图线可知,新电源输出功率的最大值约是            W,当时对应的外电阻约是        
④由表中所给出的数据,还可以求哪些物理量?
 U(V)
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
I(A)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
 
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为了测定和描绘“220V  40W”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线,可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自耦变压器,它只有一组线圈L,绕在闭合的环形铁芯上,输入端接在220V交流电源的火线与零线间,输出端有一个滑动触头P,移动它的位置,就可以使输出电压在0~250V之间连续变化,图所示左边画出的是调压变压器的电路图符号,实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验器材。
(1)在图中完成实验电路图
(2)如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如图所示,试根据图线确定,把两个完全相同的“220V  40W”白炽电灯串联在220V交流电源的火线与零线间,这两只电灯消耗的总电功率是       W。

(3)说明按你的实验电路图进行测量,如果电表内阻的影响不能忽略,在电压较高段与电压较低段相比较,哪段的误差更大?为什么?
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实验室中用如图所示的电路可测量电源的电动势和内电阻实验时,先闭合开关,调节电阻箱阻值为时,电流表的示数为;再次调节电阻箱,当阻值为时,电流表的示数为

(1)若不计电流表的内阻,试利用上述物理量写出电源电动势E和内电阻r的表达式。
(2)若计电流表的内阻,从理论上分析,用上述方法测出的数据与真实值比较,电动势      ,内电阻      (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(3)实验中某同学利用测得的数据,描绘出电流的倒数与电阻箱接入电阻R的关系图象,由图象可知该电源的电动势为       V,内电阻为       Ω。
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