Question

4．光敏電阻是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器：入射光增強，電阻減小，入射光減弱，電阻增大．如圖甲所示，是某實驗小組設計的探究在有光照和無光照的條件下，光敏電阻的阻值變化的電路圖，其中，R₀為定值電阻，R₀=10Ω，R₁是光敏電阻，電源兩端的電壓為12V．當開關S閉合后，在有光照和無光照時，光敏電阻R₁兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．求：
（1）當無光照時，光敏電阻R₁的阻值；
（2）當有光照時，光敏電阻R₁消耗的功率．

Answer 1

分析 根據(jù)電路圖可知，R₁、R₀串聯(lián)；
（1）當無光照時，光敏電阻的阻值較大，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點以及圖乙可知R₁兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出R₀兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)歐姆定律的應用即可求出光敏電阻R₁的阻值；
（2）當有光照時，光敏電阻的阻值較小，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點以及圖乙可知R₁兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出R₀兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)P=UI即可求出光敏電阻R₁消耗的功率．

解答 解：（1）R₁、R₀串聯(lián)，
當無光照時，光敏電阻的阻值較大，因此R₁兩端電壓較大，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點和圖乙可知，R₁兩端電壓為6V；
因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以R₀兩端電壓：U₀=U-U₁=12V-6V=6V；
電路中的電流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，光敏電阻R₁的阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）當有光照時，光敏電阻的阻值較小，因此R₁兩端電壓較小，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點和圖乙可知，R₁兩端電壓為3V；
因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以R₀兩端電壓：U₀′=U-U₁′=12V-3V=9V；
電路中的電流：I′=I₀′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{9V}{10Ω}$=0.9A；
光敏電阻R₁消耗的功率：P=U₁′I′=3V×0.9A=2.7W．
答：（1）當無光照時，光敏電阻R₁的阻值為10Ω；
（2）當有光照時，光敏電阻R₁消耗的功率為2.7W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的電流特點、串聯(lián)電路分壓的特點、歐姆定律的應用以及功率計算公式的應用；關鍵是根據(jù)歐姆定律結(jié)合光敏電阻隨光照的變化從圖象中得出有無光照對應的電壓．