Question

硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件．某同学用如图所示电路研究硅光电池的伏安特性曲线．图中R为已知定值电阻，两个电压表均视为理想电压表．

（ⅰ）实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量和计算得到该电池的U-I曲线如图甲．由此可知电池的内阻随电流的增大而______（填：增大，减小，不变），短路电流为______μA，电动势为______V．
（ⅱ）实验二：减小光的强度，重复实验，得到的U-I曲线如图乙．当滑动变阻器的电阻为某一值时，实验一中的V₁表的示数为1.5V，保持该阻值不变，在实验二中外电路消耗的电功率为______mW （结果保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】分析：（ⅰ）电池的U-I曲线的斜率表示内阻的大小，通过斜率的变化判断内阻的变化．当外电压为0时，此时的电流为短路电流，电流为0时，外电压等于电动势．
（ⅱ）由实验一中的路端电压为U₁=1.5V读出此时电路中电流为I₁，将（I₁，U₁）点与原点连成直线，和图线乙的交点为实验二中的路端电压和电路电流，求出功率．
解答：解：（ⅰ）电池的U-I曲线的斜率表示内阻的大小，图线斜率的绝对值在增大，所以内阻增大．当U=O，I=I_短=295μA，I=0，E=U=2.6V．
（ⅱ）实验一中的路端电压为U₁=1.5V时电路中电流为I₁=0.21mA，连接a中点（0.21mA、1.5V）和坐标原点，此直线外电路电阻（此时电阻不变）的U-I图，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流．
     如图，电流和电压分别为I=140μA、U=1.0V，则外电路消耗功率为P=UI=0.14 mW．
故答案为：（ⅰ） 增大        295       2.6    （ⅱ） 0.14
点评：本题难点在于第（2）问，技巧是作出电阻的伏安特性曲线与电源的外特性曲线，两者的交点即为这电阻接在电源上的工作状态．