Question

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

①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）．則由圖象可知，當電流小于200mA時，該硅光電池的電動勢為

 

 V，內阻為

 

Ω．
②實驗二：減小光照強度，重復實驗，通過測量得到該電池的U-I曲線b（見圖c）．
在做實驗一時，調整R的阻值使電壓表的讀數為1.5V；保持R的阻值不變，在實驗二的光照強度下，可調電阻R的電功率為

 

 mW（保留兩位有效數字）．
③用“筆畫線”代替導線，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．
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．
③根據原理圖可以畫出實物圖，注意正負極不要連反了．

解答：解：①分析圖a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=2.9V，當電流小于200mA的情況下，此電池的內阻r=4.0Ω．
③由圖線b可知，在實驗二中當路端電壓為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
可調電阻阻值為：R=R_外-R₀=25Ω-2Ω=23Ω，
可調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

點評：本題主要考查了在實驗中如何利用圖線進行數據處理，在測電源電動勢和內阻的實驗中，明確電源U-I圖象和電阻U-I圖象的含義和區別．