Question

硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)化為電能的元件．某同學(xué)利用如圖a所示電路探究某硅光電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系．圖中R₀=2Ω，電壓表、電流表均可視為理想電表．

①實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，閉合電鍵S，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值，通過測量得到該電池的U-I曲線a（見圖c）．則由圖象可知，當(dāng)電流小于200mA時，該硅光電池的電動勢為

 

 V，內(nèi)阻為

 

Ω．
②實(shí)驗(yàn)二：減小光照強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過測量得到該電池的U-I曲線b（見圖c）．
在做實(shí)驗(yàn)一時，調(diào)整R的阻值使電壓表的讀數(shù)為1.5V；保持R的阻值不變，在實(shí)驗(yàn)二的光照強(qiáng)度下，可調(diào)電阻R的電功率為

 

 mW（保留兩位有效數(shù)字）．
③用“筆畫線”代替導(dǎo)線，將圖b中的器材按圖a所示電路連接起來．

Answer 1

分析：①電源的U-I圖象的斜率表示其內(nèi)阻，根據(jù)斜率的變化可以知道內(nèi)阻的變化情況，圖象與縱軸交點(diǎn)表示電動勢，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流．
②由圖象b找到路端電壓為1.5V的電路電流，由歐姆定律及串聯(lián)電路特點(diǎn)求出可調(diào)電阻阻值，然后由P=I²R求出可調(diào)電阻消耗的電功率．
③根據(jù)原理圖可以畫出實(shí)物圖，注意正負(fù)極不要連反了．

解答：解：①分析圖a所示實(shí)驗(yàn)原理圖，根據(jù)原理圖連接實(shí)物電路圖，如圖所示．

②在硅光電池的U-I圖象，當(dāng)I=0，U=E，圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻．由圖線a可知E=2.9V，當(dāng)電流小于200mA的情況下，此電池的內(nèi)阻r=4.0Ω．
③由圖線b可知，在實(shí)驗(yàn)二中當(dāng)路端電壓為1.5V時，電路電流I=60mA=0.06A，由歐姆定律可知，此時外電阻為：R_外=

U外

I

=

1.5V

0.06A

=25Ω
可調(diào)電阻阻值為：R=R_外-R₀=25Ω-2Ω=23Ω，
可調(diào)電阻消耗的電功率為：P=I²R=（0.06A）²×23Ω=0.0828W=83mW．
故答案為：①如圖
②2.90，4.0．
③83

點(diǎn)評：本題主要考查了在實(shí)驗(yàn)中如何利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在測電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，明確電源U-I圖象和電阻U-I圖象的含義和區(qū)別．