- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

2024届湖南省高三下学期第三次模拟联考物理试题

光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，由于其能量来源于“取之不尽”的太阳能辐射，而且清洁、安全、无污染，目前已广泛应用于人们生活的各个方面。小明家里就安装了一套太阳能庭院灯，小明和科技小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为“12V；2Ω；6A·h”，高亮度LED照明灯的规格为“6W；10V”。

（1）、若通过分压电阻保证LED灯正常发光，则给光伏电池充满电后，理论上可使LED灯连续照明h；

（2）、实验室可提供的器材如下：

电流表A（量程0.6A，内阻约为2Ω）

电压表V（量程15V，内阻约为10kΩ）

滑动变阻器 $\text{[math]}$ （0~20Ω）

电阻箱 $\text{[math]}$ （最大阻值99Ω，最小分度0.1）

电阻箱 $\text{[math]}$ （最大阻值999Ω，最小分度1Ω）

单刀单掷开关 $\text{[math]}$ 、单刀双掷开关 $\text{[math]}$ 及导线若干

为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作：

①闭合开关 $\text{[math]}$ ，断开开关 $\text{[math]}$ ，调节滑动变阻器 $\text{[math]}$ 使电流表指针满偏：

②保持滑片P不动，把开关 $\text{[math]}$ 与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值 $\text{[math]}$ ，则可得电流表的内阻 $\text{[math]}$ ，该测量值真实值（选填“大于”“小于”或“等于”），其中电阻箱应选择（选填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）；

③闭合开关 $\text{[math]}$ ，把开关 $\text{[math]}$ 与2接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数I和相应电压表的示数U；

④以U为纵坐标，I为横坐标，作出 $\text{[math]}$ 图线如图乙所示，图线斜率的绝对值为k，纵截距为b，根据图线求得电动势 $\text{[math]}$ ，内阻 $\text{[math]}$ ；

（3）、在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表（选填“会”或“不会”）引起系统误差。

举一反三

某同学利用如图（a）所示的电路测量未知电阻 $\text{[math]}$ 的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表可视为理想电流表．操作步骤如下：

某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。

（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为{#blank#}1{#/blank#}mm。再用游标卡尺测得其长度L。

（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻R_x的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R₀的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S₂置于位置1，闭合S₁ ，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。

R/Ω	I/A	$\text{[math]}$ /A^-1
5.0	0.414	2.42
10.0	0.352	2.84
15.0	0.308	3.25
20.0	0.272	3.68
25.0	0.244	4.10
30.0	0.222	4.50

根据表中数据，在图丙中绘制出 $\text{[math]}$ 图像。再将S₂置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得 $\text{[math]}$ {#blank#}2{#/blank#}Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式 $\text{[math]}$ {#blank#}3{#/blank#}得到该材料的电阻率（用D、L、 $\text{[math]}$ 表示）。