Question

硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件．某同學(xué)用圖（1）所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系．圖中R₀為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表．
（1）若電壓表V₂的讀數(shù)為U₀，則I=

U0

R0

．
（2）實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線a．見(jiàn)圖（2）所示，由此可知電池內(nèi)阻

不是

 （填“是”或“不是”）常數(shù)，電動(dòng)勢(shì)為

2.67

V．
（3）實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得U-I曲線b，見(jiàn)圖（2）所示．若取實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5V，保持外電路中電阻不變，則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為

0.070

mW（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）電阻R₀兩端的電壓為U₀，由歐姆定律求出電流．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知，電池的U-I曲線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻，縱軸截距等于電池的電動(dòng)勢(shì)，由圖看出電池的內(nèi)阻不是常數(shù)．
（3）實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U₁=1.5V時(shí)電路中電流為I₁=0.21mA，連接a中的點(diǎn)（0.21mA、1.5V）和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線為此時(shí)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的U-I圖；和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，根據(jù)P=UI求出此時(shí)外電路消耗的電功率．

解答：解：
（1）若電壓表V₂的讀數(shù)為U₀，則I=

U0

R0

．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知，電池的U-I曲線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻，縱軸截距等于電池的電動(dòng)勢(shì)，由圖看出，該電池的U-I圖線是曲線，則知該電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，電動(dòng)勢(shì)為E=2.67V．
（3）實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U₁=1.5V時(shí)電路中電流為I₁=0.21mA，連接a中的點(diǎn)（0.21mA、1.5V）和坐標(biāo)原點(diǎn)，
此直線為此時(shí)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的U-I圖，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，由b可知：電流和電壓分別為I=97μA、U=0.7V，
則外電路消耗功率為P=UI=97×10^-3mA×0.7V≈0.070mW．
答：（1）

U0

R0

（2）不是；2.67．（3）0.070

點(diǎn)評(píng)：此實(shí)驗(yàn)中縱坐標(biāo)U與橫坐標(biāo)I有兩方面的意義：一是電池的路端電壓和電池的電流，由U=E-Ir可反映電池的特性；二是外電阻兩端的電壓和電流，由U=IR可反映電阻的特性，兩者的交點(diǎn)為電阻接在電池兩端時(shí)的工作點(diǎn)．