Question

19．如圖是由“控制電路”和“工作電路”兩部分組成的光控電路．“控制電路”由光敏電阻R、磁控開關(guān)L、定值電阻R₀、電源U₁等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合．“工作電路”由工作電源U₂（U₂=20V）、發(fā)熱電阻R₁（R₁=5Ω）和R₂（R₂=15Ω）組成．問：

（1）當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，R₁消耗的功率是5W．
（2）已知光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E（表示光照射的強(qiáng)弱的物理量，單位cd）之間的變化關(guān)系如圖所示．如果照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)變?nèi)酰ㄟx填“變強(qiáng)”、“變?nèi)酢被颉安蛔儭保�，則光敏電阻R的阻值增大．
（3）如果“控制電路”中的線圈阻值R_L=1Ω、R₀=140Ω、U₁=3V，那么照射在光敏電阻上的光強(qiáng)在什么范圍內(nèi)時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合？

Answer 1

分析 （1）由題意可知，當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出R₁消耗的功率；
（2）根據(jù)圖2可知，光敏電阻R的阻值增大時(shí)，照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)變化；
（3）當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流為20mA時(shí)電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出光敏電阻的阻值，根據(jù)圖象中光敏電阻R大小隨光照強(qiáng)度的關(guān)系即可求得照射在光敏電阻上的光強(qiáng)的范圍．

解答 解：（1）由題意可知，當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，
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：
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{20V}{5Ω+15Ω}$=1A，
R₁消耗的功率：
P₁=I²R₁=（1A）²×5Ω=5W；
（2）根據(jù)圖2可知，光敏電阻R的阻值增大時(shí)，照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)變?nèi)酰?br />（3）當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合，
當(dāng)I′=20mA=0.02A時(shí)，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{U}_{1}}{I′}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，光敏電阻的阻值：
R=R_總-R₀-R_L=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω，
由圖2可知，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為2.0cd，
所以，當(dāng)光照強(qiáng)度大于或等于2.0cd時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合．
答：（1）5；
（2）變?nèi)酰?br />（3）照射在光敏電阻上的光強(qiáng)大于或等于2.0cd時(shí)，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了學(xué)生對(duì)歐姆定律公式和電功率公式的理解和運(yùn)用，以及對(duì)串聯(lián)電路電流、電阻、電壓規(guī)律的考查，考查的內(nèi)容都是電學(xué)部分的基礎(chǔ)和重點(diǎn)內(nèi)容，一定要掌．