Question

（1）如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地．用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U．在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度．在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小______．
A．将M板向下平移
B．将M板沿水平向左方向远离N板
C．在M、N之间插入云母板（介电常数ε＞1）
D．在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触
（2）发光二极管（LED）是一种新型光源，在2010年上海世博会上通过巨大的LED显示屏，为我们提供了一场精美的视觉盛宴．某同学为了探究LED的伏安特性曲线，他实验的实物示意图如图甲所示，其中图中D为发光二极管（LED），R为定值电阻，滑动变阻器R的总阻值很小，电压表视为理想电压表．（数字运算结果保留2位小数）
①请根据图甲的实物图，在图乙中画出该实验的电路图，要求用规范符号表示．
②闭合电键S前，滑动变阻器R的滑动头应置于最______（填“左”或“右”）端．
③实验一：在20℃的室温下，通过调节滑动变阻器，测量得到LED的U₁-U₂曲线为图丙中的a曲线．已知锂电池的电动势为3.7V，内阻不计，LED的正常工作电流为20mA，定值电阻R的电阻值为10Ω，由曲线可知实验中的LED的额定功率为______W，LED的电阻随着电流的增大而______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
④实验二：将LED置于80℃的热水中，测量得到LED的U₁-U₂曲线为图丙中的b曲线．由此可知：温度升高，LED的电阻将______填“增大”、“减小”或“不变”）．在实验一中，调节滑动变阻器使LED正常工作，立即将LED置于实验二中80℃的热水中，则此时LED功率为______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）电容器所带电量Q不变，根据电容的决定式判断电容的变化，从而得出电势差的变化．
（2）滑动变阻器采用分压式接法，闭合电键前，需将滑片置于最右端，起到保护测量电路的作用．根据图线LED的额定电压得出其额定功率，以及温度变化后，通过电压的变化得出电阻的变化．
解答：解：（1）A、根据，将M板向下平移，正对面积减小，则C减小，根据U=，知电势差增大，静电计指针张角变大．故A错误．
B、根据，将M板沿水平向左方向远离N板，d增大，则C减小，根据U=，知电势差增大，静电计指针张角变大．故B错误．
C、根据，在M、N之间插入云母板（介电常数ε＞1）则C增大，根据U=，知电势差减小，静电计指针张角减小．故C正确．
D、根据，在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触，d减小，则C增大，根据U=，知电势差减小，静电计指针张角减小．故D正确．
故选CD．
（2）①根据实物图作出电路图，如上图．
②闭合电键S前，滑动变阻器R的滑动头应置于最右端，使得电键闭合，测量部分电压、电流为零，起到保护测量电路的作用．
③由曲线可知实验中的LED正常工作时，电流为0.02A，电压为3.3V，则额定功率P=UI=3.3×0.2W=0.066W．正常工作后图线的斜率不变，则LED的电阻随着电流的增大而不变．
④温度升高，LED电压减小，则电阻减小．在实验一中，调节滑动变阻器使LED正常工作，立即将LED置于实验二中80℃的热水中，电流为0.02A时，电压为3.15V，则P=UI=3.15×0.02W=0.063W．
故答案为：（1）CD
（2）①如图
②右；
③0.066，不变；
④减小，0.063．
点评：解决本题的关键掌握电容的定义式C=和电容的决定式．以及能够从图象中获取信息，求出功率．