题目内容

14.硅光电池在无光照射时不产生电能,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量程选用3V,内阻为6.0kΩ;电压表V2量程选用15V,内阻约为30kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势约为12V,内阻不计.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示数如图乙,则U1=1.40V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为0.23mA(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Ux和通过的反向电流Ix(图中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,请你标出坐标点,并绘出Ix-Ux图线.
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U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74
U1/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7
Ux/V0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0
Ix/mA-0.00-0.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29
(3)由Ix-Ux图线知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成非线性(填“线性”或“非线性”)关系.

分析 (1)根据电压表的读数方法可得出对应的读数; 由欧姆定律可求出电流.
(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IX-UX图线.
(3)根据图象的性质可明确是否为线性关系.

解答 解:(1)电压表最小分度为0.1V; 故电压表V1示数U1=1.40V,内阻为RV=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IX-UX图线如图所示.
(3)由Ix-Ux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成非线性关系.
故答案为:(1)1.40; 0.23; (2)如图所示; (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;要注意明确伏安特性曲线的描绘方法以及图象的分析方法.

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