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（1）所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系．图中R₀为已知定值电阻，电压表视为理想电压表．
（1）若电压表V₂的读数为U₀，则I=

U0

R0

．
（2）实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a．见图（2）所示，由此可知电池内阻

不是

 （填“是”或“不是”）常数，电动势为

2.67

V．
（3）实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见图（2）所示．若取实验一中的路端电压为1.5V，保持外电路中电阻不变，则实验二中外电路消耗的电功率为

0.070

mW（计算结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）电阻R₀两端的电压为U₀，由欧姆定律求出电流．
（2）根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知，电池的U-I曲线的斜率大小等于电源的内阻，纵轴截距等于电池的电动势，由图看出电池的内阻不是常数．
（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中的点（0.21mA、1.5V）和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻（定值电阻）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，根据P=UI求出此时外电路消耗的电功率．

解答：解：
（1）若电压表V₂的读数为U₀，则I=

U0

R0

．
（2）根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知，电池的U-I曲线的斜率大小等于电源的内阻，纵轴截距等于电池的电动势，由图看出，该电池的U-I图线是曲线，则知该电池的内阻不是常数，电动势为E=2.67V．
（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中的点（0.21mA、1.5V）和坐标原点，
此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻（定值电阻）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，由b可知：电流和电压分别为I=97μA、U=0.7V，
则外电路消耗功率为P=UI=97×10^-3mA×0.7V≈0.070mW．
答：（1）

U0

R0

（2）不是；2.67．（3）0.070

点评：此实验中纵坐标U与横坐标I有两方面的意义：一是电池的路端电压和电池的电流，由U=E-Ir可反映电池的特性；二是外电阻两端的电压和电流，由U=IR可反映电阻的特性，两者的交点为电阻接在电池两端时的工作点．