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2.硅光电池是一种可将光能转化为电能的器件,已经得到广泛的应用,某同学设计如图1所示的电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系.已知硅光电池的电动势大约是5V,电压表的量程只有0-3V,内阻为5kΩ,定值电阻R0=5kΩ,电流表可视为理想电流表.(1)用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,得到电压表的读数U与电流表的读数I的关系图线,如图2所示,可知电池内阻不是 (填“是”或“不是”)常数,短路电流为0.295mA,电动势为5.30V(保留三位有效数字)
(2)若将R=20kΩ的电阻接在该硅光电池的两极上,则该电阻消耗的功率为0.612mW,此时该硅光电池的内阻为10.0kΩ.(保留三位有效数字)
分析 (1)根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,电池的U-I曲线的斜率大小等于电源的内阻,纵轴截距等于电池的电动势,由图看出电池的内阻不是常数.
(2)在图中作出外电路电阻(定值电阻)的U-I图,由两图象的交点得到电压和对应的电流,由P=UI求出功率,根据闭合电路欧姆定律即可求得电源的内阻.
解答 解:(1)电源的U-I图象的斜率表示其内阻,由图象可知其斜率不断变化因此电源的内阻不是常数,由图可知,短路电流为0.295mA;因电压表与定值电阻串联且电压表内阻与定值电阻阻值相等,则可知,电源两端实际电压是电压表示数的2倍,由图可知,交点坐标为2.65V,则电动势应为2.65×2=5.30V;
(2)在电源的伏安特性图象中作出电阻R的伏安特性曲线,如图所示,则两图的交点表示电阻的工作点,由图可知,交点坐标,电压U=1.8V,则其实际电压U真=2U=3.60V;
电流I=170μA=1.70×10-4A;则可知,电阻的功率P=UI=3.6×1.70×10-4=6.12×10-4W=0.612mW;
根据闭合电路欧姆定律可知,灯泡内阻r=$\frac{E-U_{真}}{I}$=$\frac{5.30-3.60}{1.70×10^{-4}}$=10.3×103Ω=10.0KΩ;
故答案为:(1)不是;0.295;5.30;(2)0.612;10.0
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,要注意电压表是经过改装而成的,实际电压应是U-I图中显示电压的2倍.
练习册系列答案
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A. | 只要C点在AB之间,粒子仍然从B点离开磁场 | |
B. | 粒子带负电 | |
C. | C点越靠近B点,粒子偏转角度越大 | |
D. | C点越靠近B点,粒子运动时间越短 |
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