《2025年物理上学习指导用书通用类》

例3 “天舟一号”与“天宫二号”的成功对接，使中国空间站的建设迈出了坚实的一步。飞行器在太空飞行主要靠太阳能电池提供能量。太阳能电池的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA。若将该太阳能电池与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是多少？

答案： 0.4 V
解析：开路电压等于电动势，即$E=800\ mV=0.8\ V$。短路电流$I_{短}=\frac{E}{r}$，则$r=\frac{E}{I_{短}}=\frac{0.8}{0.04}\ \Omega=20\ \Omega$。闭合电路电流$I=\frac{E}{R + r}=\frac{0.8}{20 + 20}\ A=0.02\ A$，路端电压$U=IR=0.02×20\ V=0.4\ V$。

1. 判断下列说法是否正确。
（1）电动势和电压的单位相同，所以电动势就是电源两极间的电压。（ ）
（2）电路闭合时，电源的电动势在数值上等于内、外电路上的电压之和。（ ）
（3）在闭合电路中，当外电阻增大时，路端电压也增大。（ ）
（4）电源断路时，电流为零，路端电压也为零。（ ）

答案： （1）×
解析：电动势是描述电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，电压是电路中两点间的电势差，二者物理意义不同，即使单位相同也不是同一物理量。
（2）√
解析：由闭合电路欧姆定律$E=U_{内}+U_{外}$，电路闭合时，电动势在数值上等于内、外电路电压之和。
（3）√
解析：根据$U=E - Ir=E-\frac{E}{R + r}r=\frac{ER}{R + r}=\frac{E}{1+\frac{r}{R}}$，外电阻R增大时，路端电压U增大。
（4）×
解析：电源断路时，电流$I=0$，路端电压$U=E - Ir=E$，不等于零。