Question

硅光電池是利用光電效應原理制成的，可以利用太陽光產生電的器件．
（1）下列表述正確的是______
（A）硅光電池是把光能轉變為電能的一種裝置
（B）硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出
（C）逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關
（D）任意頻率的光照射到硅光電池上都能產生光電效應
（2）某同學用圖示電路探究硅光電池路端電壓U與總電流I的關系．圖中R為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表．
①請根據圖（a）用筆畫線代替導線將圖（b）中的實驗器材連接成實驗電路．

②若電壓表V₂的讀數為U，則I=______．
③實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，調節滑動變阻器，通過測量得到該電池的U-I曲線a．如圖所示，由此可知電池內阻______（填“是”或“不是”）常數，短路電流為______mA，電動勢為______V．

④實驗二：減小實驗一中光的強度，重復實驗，測得U-I曲線b，如圖．當滑動變阻器的電阻為某值時，若實驗一中的路端電壓為1.5V，保持外電路中電阻不變，則實驗二中外電路消耗的電功率為______mW（計算結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

【答案】分析：（1）考查了光電效應的產生產生以及光電子的最大初動能問題，根據光電效應方程可直接求解．
（2）①根據原理圖可以畫出實物圖，注意正負極不要連反了．
②根據部分電路的歐姆定律可以求出電流大小．
③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．
④根據路端電壓大小從圖象a上找到路端電壓為1.5V的點A，連接OA，OA與圖b的交點即對應的功率即為實驗二外電路消耗的功率．
解答：解：（1）A、硅光電池是利用光電效應將光能轉變為電能的一種裝置，故A正確；
B、電子吸收光子后并非都向外運動，有的向金屬內部運動，故B錯誤；
C、光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，隨著入射光的頻率增大而增大，故C錯誤；
D、只有當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時才能發生光電效應，故D錯誤．
故選A．
（2）①根據原理圖得實物圖如下所示：

②根據部分電路歐姆定律得：
故答案為：．
③電源的U-I圖象的斜率表示其內阻，由圖象可知其斜率不斷變化因此電源的內阻不是常數，根據圖象可知其電動勢為2.67V，短路電流為0.295mA
故答案為：不是；0.295（0.293-0.297）；2.67（2.64-2.68）．
④若實驗一中路端電壓為1.5V時，由圖線a可知，I=2.15×10^-4A，即圖中的A點，取坐標原點為O，用直線連接OA，則OA的斜率代表該外電路的電阻R_外=R+R，為一定值，直線oa交圖b于B點，由圖可知B點的坐標為（0.68，9.6×10^-6A），則實驗二中測得外電路的功率為：P=UI=0.065mW．
故答案為：0.065（0.060-0.070）．
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．