Question

20．興趣小組的同學將一個光伏電池（俗稱太陽能電池）在正常光照環(huán)境下給標有“U”的小燈泡供電，發(fā)現(xiàn)燈泡并不發(fā)光，檢查燈泡、線路均沒有故障．甲、乙同學對此現(xiàn)象的原因進行了猜想與分析后，均認為電池內阻可能太大．為了驗證猜想，甲同學用歐姆表直接連接電池的兩極，歐姆表的示數(shù)為L；乙同學則先將靈敏電流表（內電阻可忽略）單獨連接電池的兩極，測得電流為0.74mA，后將電壓表（內電阻約數(shù)十kΩ）單獨連接電池的兩極，測得電壓為1.48V，再計算r=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.48}{{0.74×{{10}^{-3}}}}$=2×10³Ω
（1）根據甲、乙兩同學的測量所得數(shù)值判斷，此光伏電池的內阻R_g大小應A
A．略大于2kΩ  B2kΩ   C．略小于2kΩ   D.30Ω   E．小于30Ω
（2）你若是興趣小組中的一員，為測定光伏電池的電動勢和內阻，在上述甲、乙兩同學測量結果的基礎上，請設計一個合理且具備操作性的實驗電路圖．提供的實驗器材有：
A．電流表A₁（量程為0.6A，內電阻1Ω）
B．靈敏電流表A₂（量程為1mA，內電阻100Ω）
C．靈敏電流表A₃（量程為25mA，內電阻20Ω）
D．滑動變阻器R₁（最大阻值約10Ω）
E．滑動變阻器R₂（最大阻值約2kΩ）
F．電阻箱R₃（0～9999Ω）G．導線若干、開關
在下面虛線框中畫出實驗電路圖，所需的相應器件是BFG
（3）作圖法是常用的實驗數(shù)據處理手段，在直角坐標系中對數(shù)軸賦予適當?shù)奈锢砹�，就有可能擬合成直線形式的實驗圖線．在（2）小題你所設計的方案中，若能擬合出直線狀的實驗圖線，y軸應賦予的物理量是電流表讀數(shù)的倒數(shù)$\frac{1}{I}$，x軸應賦予的物理量是電阻箱電阻R_x；物理量“內電阻r”將直接出現(xiàn)在直線的數(shù)軸截距上（填“斜率”或“數(shù)軸截距”或“斜率和數(shù)軸截距”）

Answer 1

分析 （1）根據測量方法可知電動勢偏小，從而明確電阻的測量值偏小；
（2）分析給出的實驗儀器，根據歐姆定律分析電流值，從而選擇儀器并畫出對應的電路圖；
（3）根據閉合電路歐姆定律進行分析，明確函數(shù)關系，進而得出圖象為直線的關系式，找出合理的坐標．

解答 解：（1）由于用電壓表直接測量時，所測得的電壓值略小于電動勢，因此由該值計算出來的電阻應偏��；故說明電源內阻應略大于測量值；故選：A；
（2）因沒有給出電壓表，故應采用電流表和電阻箱串聯(lián)的方式進行測量；由于內阻大于2×10³Ω，而電動勢約為1.5V，故電流小于1mA，故電流表選擇A₂；故選擇的儀器為BFG；電路圖如圖所示；

（3）根據閉合電路歐姆定律可知：I=$\frac{E}{R+r}$； 為了得出直線關系，應將公式進行變形，則有：$\frac{1}{I}$=$\frac{R}{E}$+$\frac{r}{E}$；
因此可以以電流表讀數(shù)的倒數(shù)$\frac{1}{I}$為縱坐標，以R為橫坐標作出圖象，而內阻r即可出現(xiàn)在縱坐標截軸上；
故答案為：（1）A；
（2）如圖所示； B、F、G　　　
（3）電流表讀數(shù)的倒數(shù)$\frac{1}{I}$
電阻箱電阻R_x；數(shù)軸截距

點評 本題考查電源電動勢和內電阻的測量，要注意明確在沒有電壓表的情況下，可以利用電阻箱與電流表串聯(lián)的方法進行測量，即所謂的“安阻法”．