Question

硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件．某同學(xué)用題圖1所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系．圖中R₀為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表．

（1）請(qǐng)根據(jù)題圖1，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將題圖2中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．
（2）實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線a．見(jiàn)題圖3，由此可知電池內(nèi)阻

 

 （填“是”或“不是”）常數(shù)，電動(dòng)勢(shì)為

 

V．
（3）實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得U-I曲線b，見(jiàn)圖3．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)，若實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5V．則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為

 

mW（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）已知原理圖，則由原理圖先連接R與電源，再將電壓表依次并入；
（2）由圖象及公式可知圖象的斜率表示電池內(nèi)阻，由內(nèi)阻的斜率變化可知是否為常數(shù)；圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為短路電流；圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；
（3）由于外電阻為線性元件，故可由實(shí)驗(yàn)一做出其伏安特性曲線，圖象與b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的狀態(tài)，讀出電流和電壓可求得電功率．

解答：解：（1）由原理圖可得出電路的連接方式，則按實(shí)物圖的連接方法將各元件相連即可，注意導(dǎo)線不能交叉，導(dǎo)線要接在接線柱上；如下圖所示；

（2）路端電壓U=E-Ir，若r為常數(shù)、則U-I圖為一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；當(dāng)電流I=0時(shí)路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E、約為2.67V；
（3）實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U₁=1.5V時(shí)電路中電流為I₁=0.21mA，連接a中點(diǎn)（0.21mA、1.5V）和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線為此時(shí)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)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(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，如右圖，電流和電壓分別為I=97μA、U=0.7V，則外電路消耗功率為P=UI=0.065 mW．
故答案為：（1）如圖；
（2）不是，2.67；
（3）0.065

點(diǎn)評(píng)：本題為探究性實(shí)驗(yàn)，難點(diǎn)在第三問(wèn)中，要注意通過(guò)讀題找出兩次實(shí)驗(yàn)中的關(guān)系，從而找出正確的方法；注意由于不符合線性關(guān)系，不能用歐姆定律求解．