Question

硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件．某同学利用如图a所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系．图中R₀=2Ω，电压表、电流表均可视为理想电表．

①实验一：用一定强度的光照射硅光电池，闭合电键S，调节可调电阻的阻值，通过测量得到该电池的U-I曲线a（见图c）．则由图象可知，当电流小于200mA时，该硅光电池的电动势为

 

 V，内阻为

 

Ω．
②实验二：减小光照强度，重复实验，通过测量得到该电池的U-I曲线b（见图c）．
在做实验一时，调整R的阻值使电压表的读数为1.5V；保持R的阻值不变，在实验二的光照强度下，可调电阻R的电功率为

 

 mW（保留两位有效数字）．
③用“笔画线”代替导线，将图b中的器材按图a所示电路连接起来．

Answer 1

分析：①电源的U-I图象的斜率表示其内阻，根据斜率的变化可以知道内阻的变化情况，图象与纵轴交点表示电动势，与横轴交点表示短路电流．
②由图象b找到路端电压为1.5V的电路电流，由欧姆定律及串联电路特点求出可调电阻阻值，然后由P=I²R求出可调电阻消耗的电功率．
③根据原理图可以画出实物图，注意正负极不要连反了．

解答：解：①分析图a所示实验原理图，根据原理图连接实物电路图，如图所示．

②在硅光电池的U-I图象，当I=0，U=E，图线斜率的绝对值表示内阻．由图线a可知E=2.9V，当电流小于200mA的情况下，此电池的内阻r=4.0Ω．
③由图线b可知，在实验二中当路端电压为1.5V时，电路电流I=60mA=0.06A，由欧姆定律可知，此时外电阻为：R_外=

U外

I

=

1.5V

0.06A

=25Ω
可调电阻阻值为：R=R_外-R₀=25Ω-2Ω=23Ω，
可调电阻消耗的电功率为：P=I²R=（0.06A）²×23Ω=0.0828W=83mW．
故答案为：①如图
②2.90，4.0．
③83

点评：本题主要考查了在实验中如何利用图线进行数据处理，在测电源电动势和内阻的实验中，明确电源U-I图象和电阻U-I图象的含义和区别．