Question

硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件．某同学用左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R为已知定值电阻，电压表视为理想电压表．

（1）请根据题电路图，用笔画线代替导线将图中的实验器材连接成实验电路．
（2）若电压表V₂的读数为U，则I=______．
（3）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，如图．由此可知电池内阻______（填“是”或“不是”）常数，短路电流为______mA，电动势为______V．
（4）实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，如图．当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V．则实验二中外电路消耗的电功率为______mW（计算结果保留两位有效数字）．

Answer

（1）已知原理图，则由原理图先连接R与电源，再将电压表依次并入；
（2）R为定值电阻，故由欧姆定律可求得电路中的电流；
（3）由图象及公式可知图象的斜率表示电池内阻，由内阻的斜率变化可知是否为常数；图象与横坐标的交点为短路电流；图象与纵坐标的交点为电源的电动势；
（4）由于外电阻为线性元件，故可由实验一做出其伏安特性曲线，图象与b的交点为实验二中的状态，读出电流和电压可求得电功率．
【解析】
（1）由原理图可得出电路的连接方式，则按实物图的连接方法将各元件相连即可，注意导线不能交叉，导线要接在接线柱上；如下图所示；

（2）由欧姆定律可知，流过R0的电流I=；
（3）路端电压U=E-Ir，若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当U=0时的电流为短路电流、约为295μA=0.295mA；当电流I=0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67V；
（4）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，如右图，电流和电压分别为I=97μA、U=0.7V，则外电路消耗功率为P=UI=0.068 mW．
故答案为：（1）如上图
（2）
（3）不是，0.295（0.293-0.297），2.67（2.64-2.70），
（4）0.065（0.060-0.070）