Question

【题目】太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船提供能量。如图甲，太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电动势为零的电学器件。

探究一：实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，用图乙电路探究太阳能电池被不透光黑纸包住时的I-U特性曲线。

(1)图乙中虚线处______（填“需要”、“不需要’’）连接导线：滑动变阻器如图丙所示，开关闭合前，滑片应移至______（填“A”、“B”）端。

(2)通过实验，在图上作出被黑纸包住的太阳能电池的I-U特性曲线如图，将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5kΩ的定值电阻串联在一起，它消耗的电功率约为____W（结果保留两位有效数字）

探究二：在稳定光照环境中，取下太阳能电池外黑纸，并按图丁电路丁测量金属丝的电阻率”。

(3)该小组用螺旋测微器测量金属丝直径时读数如图戊所示，其直径为____ mm

(4)实验中测得电压表示数为U，电流表示数I，金属丝直径为D、长度为l,则金属丝电阻率为____（用上述测量量表示）。

(5)考虑电压表与电流表内阻对测量结果的影响，金属丝电阻的测量值 _____ （填“大于”、“等于”、“小于”）真实值。

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）为了使电压调节范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法，则图乙中虚线处需要连接导线；实验前应使待测元件的分压为零，滑片应移至A端。

（2）将其与一个电动势为3V（内阻忽略不计）的电源和阻值为5kΩ的定值电阻串联在一起时，可等效为将其接在电动势为3V、内阻为5kΩ的电源上，将等效电源的I—U图象画在元件的I—U图象上，交点处电压与电流的乘积即为它消耗的电功率（如图），即I=210uA，U=1.9V，则P=IU=4.0×10-4W。

（3）螺旋测微器测量金属丝直径为：0.5mm+0.01mm×29.0=0.790mm；

（4）由电阻定律，以及,可得。

（5）由于电压表的分流作用，使得电阻上电流的测量值偏大，则电阻测量值偏小.