Question

3．某同學(xué)為能在地下室感知室外陽光，利用光敏電阻R隨光的強(qiáng)度而減少的特性，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，小燈泡的額定電壓為6V，電源電壓為8V，在測試過程中，該同學(xué)得到了小燈泡的I-U關(guān)系圖象如圖乙所示，并記錄了凌晨4點(diǎn)至10點(diǎn)的電流表的示數(shù)（如表）求：
（1）小燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電阻
（2）小燈泡正常工作時(shí)，光敏電阻的阻值
（3）凌晨5點(diǎn)時(shí)，光敏電阻消耗的功率

時(shí)刻/小時(shí)	4	5	6	7	8	9	10
電流/A	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與光敏電阻R串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖乙讀出對應(yīng)的電流，根據(jù)歐姆定律求出正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出此時(shí)光敏電阻的阻值；
（3）由表格數(shù)據(jù)得出凌晨5點(diǎn)時(shí)電路中的電流，根據(jù)圖乙得出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出光敏電阻兩端的電壓，利用P=UI求出光敏電阻消耗的功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與光敏電阻R串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U_L=6V，由圖乙可知，通過燈泡的電流I_L=1.0A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{1.0A}$=6Ω；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，光敏電阻R兩端的電壓：
U_R=U-U_L=8V-6V=2V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，小燈泡正常工作時(shí)光敏電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{1.0A}$=2Ω；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知，凌晨5點(diǎn)時(shí)電路中的電流I=0.5A，
由圖乙可知，燈泡兩端的電壓U_L′=1.5V，
此時(shí)光敏電阻兩端的電壓：
U_R′=U-U_L′=8V-1.5V=6.5V，
光敏電阻消耗的功率：
P_R=U_R′I=6.5V×0.5A=3.25W．
答：（1）小燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電阻為6Ω；
（2）小燈泡正常工作時(shí)，光敏電阻的阻值為2Ω；
（3）凌晨5點(diǎn)時(shí)，光敏電阻消耗的功率為3.25W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是從圖象和表格中獲取有用的信息．