Question

17．硅光電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，某硅光電池的伏安特性曲線如圖（甲）所示．某同學(xué)利用圖（乙）所示的電路研究電池的性質(zhì)，定值電阻R₂的阻值為200Ω，滑動變阻器R₁的最大阻值也為200Ω，為理想電壓表．

（1）請根據(jù)圖（乙）所示的電路圖，將圖（丙）中的實物圖補充完整．
（2）閉合電鍵S₁，斷開電鍵S₂，將滑動變阻器R₁的滑動片移到最右端，電池的發(fā)熱功率為1.20×10^-3W．
（3）閉合電鍵S₁和電鍵S₂，將滑動變阻器R₁的滑動片從最左端移到最右端，電池的內(nèi)阻變化范圍為55.6Ω≤r≤60.0Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實物圖；
（2）分析電路圖可得出外部對應(yīng)的電阻，在圖甲中作出電阻的伏安特性曲線，兩圖象的交點表示電源的輸入電壓和電流；再由功率公式可求得電功率；
（3）分析外電路中電阻的變化范圍，再根據(jù)圖象法分析內(nèi)阻的范圍．

解答 解：（1）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實物圖如圖所示；

（2）閉合電鍵S₁，斷開電鍵S₂，將滑動變阻器R₁的滑動片移到最右端時，兩電阻串聯(lián)，總電阻為400Ω； 在圖甲中作出電阻的伏安特性曲線，兩圖線的交點表示工作點，則可知，電源的輸出電壓為2.1V，電流為5.7mA； 則其功率P=UI=2.1×5.7×10^-3=1.20×10^-3W；
（3）滑片由最左端移到最右端時，外電阻由100Ω增大到200Ω；則分別作出對應(yīng)的伏安特性曲線，如圖所示；
則可知，當(dāng)在最左端時，路端電壓為1.9V，電流為9mA； 當(dāng)達到最右端時，路端電壓為1.5V，電流為15mA；
則由閉合電路歐姆定律可知，內(nèi)阻最小值為r_min=$\frac{2.4-1.9}{9×1{0}^{-3}}$=55.6Ω； 最小值為：r_max=$\frac{2.4-1.5}{15}$=60Ω
故內(nèi)阻的范圍為：55.6Ω≤r≤60Ω
故答案為：（1）如圖所示；（2）1.20×10^-3W； （3）55.6Ω≤r≤60Ω

點評 本題考查電源的電動勢和內(nèi)電阻的測量，要注意本題中電源的內(nèi)電阻隨外電阻的變化而變化，故不能直接根據(jù)閉合電路歐姆定律列式計算，只能根據(jù)圖象進行分析求解．