Question

【題目】太陽能電池帆板可以給衛星、宇宙飛船提供能量。如圖甲，太陽能電池在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電動勢為零的電學器件。

探究一：實驗小組用測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，用圖乙電路探究太陽能電池被不透光黑紙包住時的I-U特性曲線。

(1)圖乙中虛線處______（填“需要”、“不需要’’）連接導線：滑動變阻器如圖丙所示，開關閉合前，滑片應移至______（填“A”、“B”）端。

(2)通過實驗，在圖上作出被黑紙包住的太陽能電池的I-U特性曲線如圖，將其與一個電動勢為3V（內阻忽略不計）的電源和阻值為5kΩ的定值電阻串聯在一起，它消耗的電功率約為____W（結果保留兩位有效數字）

探究二：在穩定光照環境中，取下太陽能電池外黑紙，并按圖丁電路丁測量金屬絲的電阻率”。

(3)該小組用螺旋測微器測量金屬絲直徑時讀數如圖戊所示，其直徑為____ mm

(4)實驗中測得電壓表示數為U，電流表示數I，金屬絲直徑為D、長度為l,則金屬絲電阻率為____（用上述測量量表示）。

(5)考慮電壓表與電流表內阻對測量結果的影響，金屬絲電阻的測量值 _____ （填“大于”、“等于”、“小于”）真實值。

Answer 1

【答案】需要 A 4.2×10-4W（3.8×10-4—4.6×10-4都行） 0.790 小于

【解析】

（1）為了使電壓調節范圍盡量大，滑動變阻器應采用分壓式接法，則圖乙中虛線處需要連接導線；實驗前應使待測元件的分壓為零，滑片應移至A端。

（2）將其與一個電動勢為3V（內阻忽略不計）的電源和阻值為5kΩ的定值電阻串聯在一起時，可等效為將其接在電動勢為3V、內阻為5kΩ的電源上，將等效電源的I—U圖象畫在元件的I—U圖象上，交點處電壓與電流的乘積即為它消耗的電功率（如圖），即I=210uA，U=1.9V，則P=IU=4.0×10-4W。

（3）螺旋測微器測量金屬絲直徑為：0.5mm+0.01mm×29.0=0.790mm；

（4）由電阻定律，以及,可得。

（5）由于電壓表的分流作用，使得電阻上電流的測量值偏大，則電阻測量值偏小.