Question

11．太阳能电池板在有光照时，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．某实验小组根据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板在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性．所用的器材包括：太阳能电池板，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，实验电路应选用图甲中的图a（填“a”或“b”）．
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I-U图象．由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池板的电阻很大（填“很大”或“很小”）：当电压为2.80V时，太阳能电池板的电阻为1×10³Ω
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为2.80V．若把它与阻值为1KΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是64%．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）电压电流需从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法，分析电路图选出所需实验电路．
（2）根据电压和电流的大小，通过欧姆定律判断电阻的大小．当电压为2.80V时，读出此时的电流，根据欧姆定律求出电阻的大小．
（3）根据伏安特性曲线的性质可明确电源的电动势，再根据闭合电路欧姆定律可求得电池板的效率

解答 解：（1）测绘伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，应选图a所示实验电路．
（2）由I=$\frac{U}{R}$，得电阻阻值R=$\frac{U}{I}$，由图2所示图象可知，在电压小于2.00V时，电流I很小，所以太阳能电池的电阻很大．
由图乙所示图象可知，当电压为2.80V时，电流I=2.80×10^-3A，电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.80V}{2.80×1{0}^{-3}A}$=1.0×10³Ω．
（3）由图可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势为2.8V；
若与1kΩ的电阻连接构成一个闭合电路；在U-I图中作出对应的电阻的伏安特性曲线，如图所示；图象的交点为电源的工作点，则由图可知电源的工作电压为1.8V，则电源的效率η=$\frac{1.8}{2.8}$×100%=64%；
故答案为：（1）甲；（2）很大；1.0×10³；（3）2.8；64．

点评 解决本题的关键知道滑动变阻器分压式和限流式接法的区别，以及会通过欧姆定律判断电阻的大小．要掌握应用图象法解题的方法．