Question

18．有一種半導體材料的電阻值隨著光照射強度（簡稱“光強”，其單位是cd）的變化而明顯改變，用這種材料制作的電阻稱為光敏電阻．某光敏電阻阻值隨著光強的變化關系如圖1所示．一同學為了測定某地的光強大小，設計了如圖2所示的電路，電源電壓U=6V，保護電阻R₀=8Ω且保持不變，通過電流大小換算出相應的光強．試分析：

（1）當光強在1cd～8cd之間變化時，則電流表的示數(shù)變化范圍是0.15A～0.5A．
（2）當電流表示數(shù)等于0.25A時，光敏電阻R消耗的電功率大小是1W．
（3）將光強值標在電流表對應的電流值上，就將將電流表轉化成光強表，試寫出電流值I和光強值E之間的表達式I=$\frac{6V}{8Ω+\frac{32Ω•cd}{E}}$．根據(jù)表達式分析，該光強表的刻度是否均勻？不均勻．

Answer 1

分析 （1）由圖1可知，光強為1cd和8cd時R的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律分別求出電路中的電流，然后得出答案；
（2）根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)為0.25A時R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出光敏電阻兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出光敏電阻R消耗的電功率大小；
（3）由圖1可知，R與E的乘積不變，據(jù)此得出表達式，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流，然后分析表達式得出光強表的刻度是否均勻．

解答 解：（1）由圖1可知，當光強為1cd和8cd時，光敏電阻的阻值R₁=32Ω、R₂=4Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流分別為：
I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{6V}{8Ω+32Ω}$=0.15A，I₂=$\frac{6V}{{R}_{0}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{8Ω+4Ω}$=0.5A，
所以，當光強在1cd～8cd之間變化時，則電流表的示數(shù)變化范圍是0.15A～0.5A；
（2）當電流表的示數(shù)I=0.25A時，R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.25A×8Ω=2V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，光敏電阻兩端的電壓：
U_R=U-U₀=6V-2V=4V，
光敏電阻R消耗的電功率：
P_R=U_RI=4V×0.25A=1W；
（3）由圖1可知，R與E的乘積均為32Ω•cd，即R=$\frac{32Ω•cd}{E}$，
則電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{6V}{8Ω+\frac{32Ω•cd}{E}}$，
因I與E不成正比，
所以，光強表的刻度是不均勻的．
故答案為：
（1）0.15A～0.5A；
（2）1W；
（3）I=$\frac{6V}{8Ω+\frac{32Ω•cd}{E}}$；不均勻．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據(jù)圖象得出有用的信息．