Question

（2010?福建模擬）（1）在探究單擺運動規律的實驗中，小明做了如下實驗：用游標卡尺測得小球的直徑為

19.95

 mm（如
圖1）．多次改變單擺懸線長，正確操作后測得多組x（懸點到球下端的距離）、T（單擺振動周期）的數據，
并作出如圖2所示的T²-x的圖象，則圖線與橫軸的截距b表示

擺球的半徑

．
（2）二極管是一種半導體元件，電路符號為，其特點是具有單向導電性．某實驗興趣小基對一只晶體二極管的伏安特性曲線如圖3進行測繪探究．據了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA．
①該二極管外殼的標識模糊了，同學們用多用電表的電阻擋來判斷它的正負極：當將紅表筆接觸二極管的左
端、黑表筆接觸二極管的右端時，發現指針的偏角比較大，由此可判斷

右

 （填“左”或“右”）端為二極管的正極
②如圖是廠家提供的該種二極管正向導通時的伏安特性曲線，同學們為了驗證該特性曲線，他們選擇以下部分
器材進行實驗：
A．直流電源（電動勢3V，內阻忽略不計）；
B．滑動變阻器（0～20Ω）；
C．電壓表（量程15V、內阻約50KΩ）；  
D．電壓表（量程3V、內阻約20KΩ）；
E．電流表（量程0.6A、內阻忽略不計）；
F．電流表（量程50mA、內阻忽略不計）；
G．待測二極管；
H．導線、開關等．
為了提高測量結果的準確度，電壓表應選用

D

，電流表應選用

F

．（填序號字母）
③請在如圖4虛線框內畫出測量的實驗電路原理圖．
④為了更好地保護二極管，某同學對實驗電路進行了改進：將一只電阻串聯在二極管的支路上，則該電阻阻值至少應為

10

Ω．

Answer 1

分析：（1）20分度的游標卡尺每一分度表示的長度為0.05mm．由主尺讀出整米數，由游標尺讀出毫米的小數部分．
（2）①多用電表測電阻電流的流向是“紅進黑出”，二極管具有單向導電性，當電流從二極管的正極流入，電阻比較小，當從二極管的負極流入，電阻非常大．
②描繪該二極管的伏安特性曲線，應該用平滑曲線．選器材注意安全，精確．
③描繪該二極管的伏安特性曲線，電壓電流要從0測起，所以滑動變阻器應該用分壓式；從表格中數據看，開始一段時間內二極管的電阻較大，“大內偏大”，電流表應該用內接法．
④為了更好地保護二極管，用過二極管的電流不能超過50mA，即電壓不能超過2.5V，而加在兩端的電壓最大可達3V，需串聯一電阻起分壓作用．

解答：解：（1）由圖1所示是20分度的游標卡尺，游標每一分度表示的長度為0.05mm．主尺讀數為19mm，游標尺示數為19×0.05mm=0.95mm，游標卡尺示數為13mm+0.55mm=19.95mm．
根據單擺的周期公式：T=2π

L g

得：T2=

4π2

g

?L，圖2 中的直線不過原點，是由于“正確操作后測得多組x（懸點到球下端的距離）”，即擺長L中是小球的直徑，而不是半徑！所以b應該是小球的半徑；
（2）①用電表測電阻電流的流向是“紅進黑出”，當將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發現指針的偏角比較大，說明電阻非常小，說明黑表筆接二極管的正極，所以右端為正極，左端為負極．
②二極管的伏安特性曲線如圖．從精確的角度出發，電源電壓為3V，所以電壓表量程選3V的，所測最大電流為50mA，所以電流表量程選50mA．
③電路圖如右圖．
④為了更好地保護二極管，用過二極管的電流不能超過50mA，即電壓不能超過2.5V，而加在兩端的電壓最大可達3V，電流表內阻忽略不計，所以R=

3-2.5

0.05

Ω=10Ω．
故本題答案：（1）左，（2）如圖，D，F，（3）如圖，（4）10．

點評：解決本題關鍵：1、知道多用電表電流的流向及二極管的特性．2、如何選取電流表的內外接法和滑動變阻器的分壓限流接法．