Question

2．硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)化為電能的器件，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示的電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系．已知硅光電池的電動(dòng)勢(shì)大約是5V，電壓表的量程只有0-3V，內(nèi)阻為5kΩ，定值電阻R₀=5kΩ，電流表可視為理想電流表．
（1）用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到電壓表的讀數(shù)U與電流表的讀數(shù)I的關(guān)系圖線，如圖2所示，可知電池內(nèi)阻不是 （填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為0.295mA，電動(dòng)勢(shì)為5.30V（保留三位有效數(shù)字）
（2）若將R=20kΩ的電阻接在該硅光電池的兩極上，則該電阻消耗的功率為0.612mW，此時(shí)該硅光電池的內(nèi)阻為10.0kΩ．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）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)．
（2）在圖中作出外電路電阻（定值電阻）的U-I圖，由兩圖象的交點(diǎn)得到電壓和對(duì)應(yīng)的電流，由P=UI求出功率，根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電源的內(nèi)阻．

解答 解：（1）電源的U-I圖象的斜率表示其內(nèi)阻，由圖象可知其斜率不斷變化因此電源的內(nèi)阻不是常數(shù)，由圖可知，短路電流為0.295mA；因電壓表與定值電阻串聯(lián)且電壓表內(nèi)阻與定值電阻阻值相等，則可知，電源兩端實(shí)際電壓是電壓表示數(shù)的2倍，由圖可知，交點(diǎn)坐標(biāo)為2.65V，則電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為2.65×2=5.30V；
（2）在電源的伏安特性圖象中作出電阻R的伏安特性曲線，如圖所示，則兩圖的交點(diǎn)表示電阻的工作點(diǎn)，由圖可知，交點(diǎn)坐標(biāo)，電壓U=1.8V，則其實(shí)際電壓U_真=2U=3.60V；
電流I=170μA=1.70×10^-4A；則可知，電阻的功率P=UI=3.6×1.70×10^-4=6.12×10^-4W=0.612mW；
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，燈泡內(nèi)阻r=$\frac{E-U_{真}}{I}$=$\frac{5.30-3.60}{1.70×10^{-4}}$=10.3×10³Ω=10.0KΩ；
故答案為：（1）不是；0.295；5.30；（2）0.612；10.0

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了在實(shí)驗(yàn)中如何利用圖線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，明確電源U-I圖象和電阻U-I圖象的含義和區(qū)別，要注意電壓表是經(jīng)過(guò)改裝而成的，實(shí)際電壓應(yīng)是U-I圖中顯示電壓的2倍．