题目内容
19.2013年12月14日 晚上9点14分左右嫦娥三号月球探测器平稳降落在月球虹湾,并在4分钟后展开太阳能电池帆板.这是中国航天器第一次在地外天体成功软着陆,中国成为继美国、前苏联之后第三个实现月面软着陆的国家.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,可以视为一个电学器件.某实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性.所用的器材包括:太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干.(1)为了达到上述目的,应选用图1中的哪个电路图甲(填“甲”或“乙”);
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图2的I-U图象.由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池的电阻很大(填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为1×103Ω.(保留一位有效数字)
(3)该实验小组在另一实验中先用一强光照射太阳能电池,并用如图3电路调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a.再减小实验中光的强度,用一弱光重复实验,测得U-I曲线b,如图4.当滑动变阻器的电阻为某值时,若曲线a的路端电压为1.5V.则滑动变阻器的测量电阻为7.1×103Ω,曲线b上求外电路消耗的电功率为6.8×10-5W(计算结果保留两位有效数字).
分析 (1)描绘伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,据此选择实验电路.
(2)根据图2所示图象应用欧姆定律分析答题.
(3)由图象求出电压与对应的电流,然后由欧姆定律求出电阻阻值,由P=UI求出功率.
解答 解:(1)描绘伏安特性曲线电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,由图1所示可知,应选择图甲所示电路进行实验.
(2)由图2所示图象可知,当电压小于2.00V时,电路电流很小,几乎为零,由欧姆定律可知,太阳能电池的电阻很大;
由图2所示图象可知,当电压为2.80V时,电流I=2.8mA,则太阳能电池的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8}{0.0028}$=1×103Ω.
(3)由图4所示曲线a可知,路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=210μA,即为强光照射时的工作点,
连接该点和坐标原点,如图所示,此直线为此时对应的外电路电阻的U-I图线,
滑动变阻器的测量电阻为R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5}{210×1{0}^{-6}}$≈7.1×103Ω.
此图线和图线b的交点为弱光照射时的工作点,如图所示.
电流和电压分别为I=97μA、U=0.7V,则外电路消耗功率为P=UI=0.7×97×10-6≈6.8×10-5W.
故答案为:(1)甲;(2)很大;1×103;(3)7.1×103;6.8×10-5.
点评 本题考查了实验电路的选择、实验数据处理,当电压与电流从零开始变化时,滑动变阻器应采用分压接法;要掌握应用图象法处理实验数据的方法.
练习册系列答案
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