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“控制電路”中的電流小于20mA時，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E（表示光照射的強弱的物理量，單位cd）之間的變化關系如圖所示．如果照射在光敏電阻R上的光強變弱（選填“變強”、“變弱”或“不變”），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在什么范圍內時，磁控開關的磁性彈片相互吸合？

Answer 1

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

解答 解：（1）由題意可知，當“控制電路”中的電流小于20mA時，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）根據圖2可知，光敏電阻R的阻值增大時，照射在光敏電阻R上的光強變弱；
（3）當線圈中的電流大于或等于20mA時，磁控開關的磁性彈片相互吸合，
當I′=20mA=0.02A時，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，對應的光照強度為2.0cd，
所以，當光照強度大于或等于2.0cd時，磁控開關的磁性彈片相互吸合．
答：（1）5；
（2）變弱；
（3）照射在光敏電阻上的光強大于或等于2.0cd時，磁控開關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，考查的內容都是電學部分的基礎和重點內容，一定要掌．