Question

12．某興趣小組的同學(xué)用一個(gè)光伏電池（俗稱(chēng)太陽(yáng)能電池）在正常光照環(huán)境下給標(biāo)有“U”的小燈泡供電，發(fā)現(xiàn)燈泡并不發(fā)光，檢查燈泡、線(xiàn)路均沒(méi)有故障．甲、乙同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象的原因進(jìn)行了猜想與分析后，均認(rèn)為電池內(nèi)阻可能太大．
為了驗(yàn)證猜想，甲同學(xué)用歐姆表直接連接在電池的兩極，歐姆表的示數(shù)為L(zhǎng)；乙同學(xué)則先將靈敏電流表（內(nèi)阻可忽略）直接連接在電池的兩極，測(cè)得電流為0.74mA，后將電壓表（內(nèi)阻約為50kΩ）單獨(dú)連接電池的兩極，測(cè)得電壓為1.48V，再計(jì)算r=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.48}{{0.74×{{10}^{-3}}}}$=2×10³Ω
（1）根據(jù)甲、乙兩同學(xué)的測(cè)量所得數(shù)值判斷，此光伏電池的內(nèi)阻R_g大小應(yīng)A
A．略大于2kΩ
B．等于2kΩ
C．略小于2kΩ
D．略大于30Ω．等于30Ω
E．略小于30Ω
（2）你若是興趣小組中的一員，為測(cè)定光伏電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，在上述甲、乙兩同學(xué)測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理且具備操作性的實(shí)驗(yàn)電路圖．提供的實(shí)驗(yàn)器材有：
電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻r₁=1Ω）
電流表A₂（量程1mA，內(nèi)阻r₂=100Ω）
電阻箱R₁（0～99.99Ω）
電阻箱R₂（0～9999Ω）
導(dǎo)線(xiàn)若干、開(kāi)關(guān)
請(qǐng)?jiān)谔摼�(xiàn)框中畫(huà)出測(cè)量光伏電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖（所選用的器材請(qǐng)?jiān)趫D中用對(duì)應(yīng)的符號(hào)標(biāo)出）．
（3）多次改變電阻箱的阻值R，測(cè)出相應(yīng)的電流表讀數(shù)I．根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象是一條直線(xiàn)．若直線(xiàn)的斜率為k，在$\frac{1}{I}$坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E=$\frac{1}{k}$，內(nèi)阻r=$\frac{k}-{r_2}$（用題中所給字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)測(cè)量方法可知電動(dòng)勢(shì)偏小，從而明確電阻的測(cè)量值偏��；
（2）分析給出的實(shí)驗(yàn)儀器，根據(jù)歐姆定律分析電流值，從而選擇儀器并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，明確函數(shù)關(guān)系，根據(jù)圖象的性質(zhì)可明確對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．

解答 解：（1）由于用電壓表直接測(cè)量時(shí)，所測(cè)得的電壓值略小于電動(dòng)勢(shì)，因此由該值計(jì)算出來(lái)的電阻應(yīng)偏小；故說(shuō)明電源內(nèi)阻應(yīng)略大于測(cè)量值；故選：A；
（2）因沒(méi)有給出電壓表，故應(yīng)采用電流表和電阻箱串聯(lián)的方式進(jìn)行測(cè)量；由于內(nèi)阻大于2×10³Ω，而電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，故電流小于1mA，故電流表選擇A₂；電阻箱應(yīng)大于內(nèi)阻值，故電阻箱選擇R₂； 電路圖如圖所示；

（3）由圖示電路圖可知，在閉合電路中，電源電動(dòng)勢(shì)：E=I（r+R+R_A），則$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}$R+$\frac{r+{R}_{A}}{E}$，圖象$\frac{1}{I}$-R的斜率：k=$\frac{1}{E}$，在縱軸上的截距：b=$\frac{r+{R}_{A}}{E}$，則電源電動(dòng)勢(shì)E=$\frac{1}{k}$，電源內(nèi)阻：r=$\frac{k}$-R_A；
故答案為：（1）A； （2）如圖所示；
（3）$\frac{1}{k}$；$\frac{k}-{r_2}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的測(cè)量，要注意明確在沒(méi)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(jìn)行測(cè)量，即所謂的“安阻法”； 要注意掌握利用閉合電路歐姆定律分析數(shù)據(jù)的基本方法．