Question

太阳能电池帆板可以给卫星、宇宙飞船等提供能量。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特性曲线如下图，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，并按图丁电路测量金属丝的电阻率。

(3)该小组用游标卡尺测量金属丝直径时读数如图戊所示，可知其直径为_____________ 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

需要 A （都行） 0.80 小于

【解析】

(1)[1][2]由题意可知，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，虚线处应连线；滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前滑片应置于A处。

(2)[3]电源与定值电阻整体可以看做等效电源，作出电源的I-U图线，由图线可知，电池板两端电压：

U=2V

电流：

I=210μA=2×10-4A

消耗的电功率：

P=UI=2×2.1×10-4=4.2×10-4W

(3)[4]固定部分读数为0mm；分尺部分为40，故最终读数为：

0mm+40×0.02mm=0.80mm

(4)[5] 由欧姆定律可知：，根据电阻定理

电阻率：

(5)[6]由图丁所示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流测量值大于真实值，由欧姆定律可知，电阻测量值小于真实值，电阻率测量值小于真实值；