Question

19．如圖是一種光控電路，它主要由工作電路和控制電路兩部分組成．工作電路由工作電源U₁、發(fā)熱電阻R₁和R₂等組成；控制電路由光敏電阻R、磁控開關L、定值電阻R₀、電源U₂等組成．當磁控開關L線圈中的電流等于或大于15mA時，磁控開關的磁性簧片相互吸合（簧片電阻忽略不計）；當L線圈中的電流小于15mA時，簧片斷開．已知U₁=24V，R₁=10Ω，R₂=20Ω，光敏電阻R的阻值隨照射在它上面的光強E（表示光照射強弱的物理量，單位是坎德拉，符號是cd）變化的關系如圖2示．當開關S閉合時，則：

 （1）當L線圈中的電流小于15mA時，工作電路的總電阻R_總=30Ω．
 （2）當L線圈中的電流等于25mA時，工作電路中通過R₁的電流I₁=2.4A
（3）若控制電路中R₀=94Ω、U₂=1.5V（線圈阻值忽略不計），當照射到光敏電阻的光強達到某一個值時，磁控開關L的磁性簧片恰好吸合，此時光照強度E=3cd．若10s后開關S斷開，且斷開時間也為10s，則前后兩段時間電阻R₁所產生的熱量變化了512J．

Answer 1

分析 （1）分析清楚電路結構，應用串聯(lián)電路特點求出電路總電阻．
（2）根據電路結構應用歐姆定律求出通過電阻的電流．
（3）應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出光敏電阻阻值，然后又圖示圖象求出光照強度；
應用焦耳定律求出電阻產生的熱量，然后求出熱量的變化量．

解答 解：（1）當L線圈中的電流小于15mA時，簧片斷開，工作電路兩電阻串聯(lián)，工作電路的總電阻：R_總=R₁+R₂=10Ω+20Ω=30Ω；
（2）當L線圈中的電等于25mA時，簧片閉合，工作電路中R₂被短路，只有R₁接入電路，工作電路中通過R₁的電流：I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{24V}{10Ω}$=2.4A；
（3）磁控開關L簧片恰好吸合時，控制電路電流為15mA，控制電路總電阻：R=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{\;}}$=$\frac{1.5V}{0.015A}$=100Ω，
光敏電阻阻值：R_光=R-R₀=100Ω-94Ω=6Ω，由圖示圖象可知，光敏電阻為6Ω時光照強度為3cd；
磁控開關閉合10s，R₁產生的熱量：Q=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{（24V）^{2}}{10Ω}$×10s=576J，
磁控開關斷開，工作電路電流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{24V}{10Ω+20Ω}$=0.8A，
t=10s電阻R₁產生的熱量：Q′=I²R₁t=（0.8A）²×10Ω×10s=64J，
R₁產生熱量之差為：576J-64J=512J；
故答案為：（1）30；（2）2.4；（3）3；512．

點評 本題綜合考查了學生對串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的理解和運用，關鍵在于對題意的理解，尤其是對其工作過程中，溫度與熱敏電阻的關系，以及與電路的變化之間的聯(lián)系等，具有一定的綜合性，計算容易，但理清思路較難．