Question

硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件．某同学用图（a）所示的电路研究硅光电池的伏安特性曲线．图中R₀为已知定值电阻，两个电压表均视为理想电压表．

（1）请根据图（a）所示的电路图，用笔画线代替导线将图（b）中的实物图补充完整．
（2）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（c）中的甲线．由此可知电池的内阻随电流的增大而

增大

（选填“增大”、“减小”或“不变”），短路电流为

295

μA，电动势为

2.6

V．
（3）实验二：减小光的强度，重复实验，得到的U-I曲线如图（c）中的乙线所示．
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

0.14

mW（计算结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）已知原理图，则由原理图先连接R与电源，再将电压表依次并入；
（2）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．
（3）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：（1）按电流流向法，从电源的正极出发，依次串联开关、滑动变阻器、电阻R₀回到负极，最后把电压表V₂并联在R₀两端，V₁并联在滑动变阻器和R₀两端即可；要注意电流从电压表的正接线柱流入负接线柱流出，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．如下图所示：

（2）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．
（3）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：
（1）如图
（2）增大，295，2.6    （3）0.14

点评：本题为探究性实验，难点在第三问中，要注意通过读题找出两次实验中的关系，从而找出正确的方法；注意由于不符合线性关系，不能用欧姆定律求解．