Question

4．硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V₁量程为3V，内阻为6.0kΩ，电压表V₂量程为15V，内阻约为30kΩ，R₀为保护电阻，直流电源电动势E约为12V，内阻不计．
（1）根据图甲所示电路，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．

（2）用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V₁、V₂的示数U₁、U₂．
①某次测量时，电压表V₁示数如图丙，则U₁=1.40V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为2.30mA（计算结果计算结果保留两位小数）．
②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U₁、U₂数据，算出相应的硅光电池两端反向电压U_x和通过的反向电流I_x（表中“-”表示反向），并在图丁坐标纸上建立I_x-U_x坐标系，标出了与表中前5组U_x、I_x数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出I_x-U_x图线．

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U1/V	0.00	0.00	0.06	0.12	0.24	0.42	0.72	1.14	1.74
U2/V	0.0	1.0	2.1	3.1	4.2	5.4	6.7	8.1	9.7
Ux/V	0.0	-1.0	-2.0	-3.0	-4.0	-5.0	-6.0	-7.0	-8.0
Ix/mA	0.00	0.00	-0.01	-0.02	-0.04	-0.07	-0.12	-0.19	-0.29

③由I_x-U_x图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I_x与U_x成非线性（填“线性”或“非线性”）关系．

Answer 1

分析 根据电路图画出实物图，注意滑动变阻器的分压式接法．
由欧姆定律可求出电流．根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出I_X-U_X图线．

解答 解：（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．连线如图：
（2）①电压表V₁量程为3V；故对应的读数为1.40V；内阻为R_V=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{v}}$=$\frac{1.40}{6.0×1{0}^{3}}$=0.23mA．
②根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出I_X-U_X图线如图所示．
③由I_x-U_x图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，I_x与U_x成非线性关系．
故答案为：（1）电路连接如图所示  （2）①1.40  0.23  ②如图③非线性

点评 本题考查了伏安特性曲线，综合性较强，要求学生能全面掌握实验知识；注意分压接法等基本原理，明确电表读数的方法，注意估读的方法．