Question

19．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(cè)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(shí)，該硅光電池的電動(dòng)勢(shì)為2.9V，內(nèi)阻為4.0Ω．
（2）實(shí)驗(yàn)二：減小光照強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)量得到該電池的U-I曲線b（見圖b）．
當(dāng)可調(diào)電阻R的阻值調(diào)到某值時(shí)，若該電路在實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5V，則在實(shí)驗(yàn)二中可調(diào)電阻R的電功率為
83mW（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

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(dòng)勢(shì)，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．

解答 解：（1）在硅光電池的U-I圖象，當(dāng)I=0，U=E，圖線斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻．由圖線a可知E=2.90V，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(shí)，電路電流I=60mA=0.06A，由歐姆定律可知，此時(shí)外電阻為：R_外=$\frac{1.5}{0.06}$=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）2.9；4.0（2）83

點(diǎn)評(píng) 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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，要掌握應(yīng)用圖象分析數(shù)據(jù)的基本方法，要應(yīng)用較象時(shí)要注意圖象的坐標(biāo)以及給出的單位．