Question

（2009?越秀區(qū)一模）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，當線圈中的電流大于或等于20mA時，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．

求：
（1）當“控制電路”中的電流小于20mA時，“工作電路”中的R₁兩端的電壓和它消耗的功率是多少？
（2）已知光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強E（表示光照射的強弱的物理量，單位cd）之間的變化關(guān)系如圖所示．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在什么范圍內(nèi)時，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合？

Answer 1

分析：（1）當“控制電路”中的電流小于20mA時，控制電路L斷開，則工作電路由R₁和R₂串聯(lián)組成；再根據(jù)歐姆定律求得電路中的總電流，再根據(jù)歐姆定律即可求得R₁兩端的電壓；最后根據(jù)P=I²R即可求得R₁消耗的電功率．
（2）根據(jù)電路的電流要大于或等于20mA時，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合；據(jù)此根據(jù)歐姆定律即可求得總電阻的大小；再根據(jù)線圈的阻值和R₀的阻值即可求得光敏電阻的阻值；最后根據(jù)圖象中光敏電阻R大小隨光照強度的關(guān)系即可求得照射在光敏電阻上的光強的范圍．

解答：解：（1）當“控制電路”中的電流小于20mA時，控制電路L斷開，則工作電路由R₁和R₂串聯(lián)組成；
由歐姆定律得：I_總=

U2

R

=

U2

R1+R2

=

20V

5Ω+15Ω

=1A，
∴R₁兩端的電壓為：U₁=I_總?R₁=1A×5Ω=5V；
P₁=U₁I_總=5V×1A=5W．
答：R₁兩端的電壓為5V，它消耗的功率是5W．
（2）由題意可知，要使磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合，則控制電路的電流要大于或等于20mA．
由歐姆定律，R_1總=

U1

I

=

3V

0.02A

=150Ω，
可知控制電路的總電阻要小于或等于150Ω．
此時光敏電阻R=R_總-R₀-R_L=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω，由圖2可知，對應的光照強度為2cd．
因此，當光照強度大于或等于2cd時，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合．  
答：照射在光敏電阻上的光強在大于或等于2cd時，磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合．

點評：本題綜合考查了學生對歐姆定律公式和電功率公式的理解和運用，以及對串聯(lián)電路電流、電阻、電壓規(guī)律的考查．考查的內(nèi)容都是電學部分的基礎(chǔ)和重點內(nèi)容，一定要掌握．