Question

硅光電池是一種可將光能轉換為電能的元件．某同學利用圖（a）所示電路探究某硅光電池的路端電壓U與電流I的關系．圖中R₀=2Ω，電壓表、電流表均視為理想電表．（b）（1）用“筆線”代替導線，將圖（b）中的電路補充完整．

（2）實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，閉合電鍵S，調節可調電阻的阻值，通過測量得到該電池的U-I曲線a，見圖（c）．由此可知此時該電池的電動勢為

 

V；若調節可調電阻的阻值，使電流小于200mA，則此時電源內阻為

 

Ω．
（3）實驗二：減小實驗一中光照的強度，重復實驗，測得U-I曲線b，見圖（c）．當可調電阻R的阻值調到某值時，若該電路在實驗一中的路端電壓為1.5V，則在實驗二中變阻器R消耗的功率為

 

mW（計算結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

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

解答：解：（1）分析圖甲所示實驗原理圖，根據原理圖連接實物電路圖，如圖所示．

（2）在硅光電池的U-I圖象，當I=0，U=E，圖線斜率的絕對值表示內阻．由圖線a可知E=2.90V，當電流小于200mA的情況下，此電池的內阻r=4.0Ω．
（3）實驗一中的路端電壓為U₁=1.5V時電路中電流為I₁=0.25mA，連接a中點（0.25mA、1.5V）和坐標原點，此直線為此時對應滑動變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的U-I圖，和圖線b的交點為實驗二中的路端電壓和電路電流，如右圖，

電流和電壓分別為I=80mA、U=0.5V，則
變阻器R消耗的功率為P=（U-IR₀）I=27 mW．
故答案為：（1）如圖．
（2）2.9；4.0．
（3）27 mW．

點評：本題為探究性實驗，難點在第三問中，要注意通過讀題找出兩次實驗中的關系，從而找出正確的方法；注意由于不符合線性關系，不能用歐姆定律求解．