Question

12．某興趣小組的同學用一個光伏電池（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在電池的兩極，歐姆表的示數(shù)為L；乙同學則先將靈敏電流表（內阻可忽略）直接連接在電池的兩極，測得電流為0.74mA，后將電壓表（內阻約為50kΩ）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(jù)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
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：
電流表A₁（量程0.6A，內阻r₁=1Ω）
電流表A₂（量程1mA，內阻r₂=100Ω）
電阻箱R₁（0～99.99Ω）
電阻箱R₂（0～9999Ω）
導線若干、開關
請在虛線框中畫出測量光伏電池的電動勢和內阻的實驗電路圖（所選用的器材請在圖中用對應的符號標出）．
（3）多次改變電阻箱的阻值R，測出相應的電流表讀數(shù)I．根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)描點，繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在$\frac{1}{I}$坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E=$\frac{1}{k}$，內阻r=$\frac{k}-{r_2}$（用題中所給字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(jù)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(jù)閉合電路歐姆定律進行分析，明確函數(shù)關系，根據(jù)圖象的性質可明確對應的電動勢和內電阻．

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小；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；電阻箱應大于內阻值，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，電源電動勢：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=$\frac{r+{R}_{A}}{E}$，則電源電動勢E=$\frac{1}{k}$，電源內阻：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”； 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．