Question

硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件．某同學用圖（a）所示的電路研究硅光電池的伏安特性曲線．圖中R₀為已知定值電阻，兩個電壓表均視為理想電壓表．

（1）請根據圖（a）所示的電路圖，用筆畫線代替導線將圖（b）中的實物圖補充完整．
（2）實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，調節(jié)滑動變阻器，通過測量和計算得到該電池的U-I曲線，如圖（c）中的甲線．由此可知電池的內阻隨電流的增大而

增大

（選填“增大”、“減小”或“不變”），短路電流為

295

μA，電動勢為

2.6

V．
（3）實驗二：減小光的強度，重復實驗，得到的U-I曲線如圖（c）中的乙線所示．
當滑動變阻器的電阻為某一值時，實驗一中的V₁表的示數為1.5V，保持該阻值不變，在實驗二中外電路消耗的電功率為

0.14

mW（計算結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）已知原理圖，則由原理圖先連接R與電源，再將電壓表依次并入；
（2）電池的U-I曲線的斜率表示內阻的大小，通過斜率的變化判斷內阻的變化．當外電壓為0時，此時的電流為短路電流，電流為0時，外電壓等于電動勢．
（3）由實驗一中的路端電壓為U₁=1.5V讀出此時電路中電流為I₁，將（I₁，U₁）點與原點連成直線，和圖線乙的交點為實驗二中的路端電壓和電路電流，求出功率．

解答：解：（1）按電流流向法，從電源的正極出發(fā)，依次串聯(lián)開關、滑動變阻器、電阻R₀回到負極，最后把電壓表V₂并聯(lián)在R₀兩端，V₁并聯(lián)在滑動變阻器和R₀兩端即可；要注意電流從電壓表的正接線柱流入負接線柱流出，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．如下圖所示：

（2）電池的U-I曲線的斜率表示內阻的大小，圖線斜率的絕對值在增大，所以內阻增大．當U=O，I=I_短=295μA，I=0，E=U=2.6V．
（3）實驗一中的路端電壓為U₁=1.5V時電路中電流為I₁=0.21mA，連接a中點（0.21mA、1.5V）和坐標原點，此直線外電路電阻（此時電阻不變）的U-I圖，和圖線b的交點為實驗二中的路端電壓和電路電流．
     如圖，電流和電壓分別為I=140μA、U=1.0V，則外電路消耗功率為P=UI=0.14 mW．
故答案為：
（1）如圖
（2）增大，295，2.6    （3）0.14

點評：本題為探究性實驗，難點在第三問中，要注意通過讀題找出兩次實驗中的關系，從而找出正確的方法；注意由于不符合線性關系，不能用歐姆定律求解．