9.圖1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(電阻忽略不計)、定值電阻R0、電源U1等組成,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20毫安時.磁控開關(guān)L的磁性彈片相互吸合.“工作電路”由工作電源U2(U2=20伏)、發(fā)熱電阻R1(R1=5歐)和R2(R2=15歐)組成.問:

(1)“控制電路”中的電流小于20毫安時,求“工作電路”中的R1消耗的功率.
(2)光敏電阻R的阻值隨照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E(表示光照射的強(qiáng)弱的物理量,單位cd)之間的變化關(guān)系如圖2所示.如果照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)變?nèi),則光敏電阻R的阻值增大,磁控開關(guān)產(chǎn)生的磁性將變?nèi)?br />(3)如果“控制電路”中的線圈阻值RL=1Ω、R0=140歐、U1=3伏,請你結(jié)合上圖分析只有照射在光敏電阻上的光強(qiáng)E≥2cd時,磁控開關(guān)的磁性彈片才能相互吸合的原因.

分析 (1)當(dāng)“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)由圖象即可分析出光敏電阻R大小隨光照強(qiáng)度的關(guān)系;根據(jù)電阻的大小即可判斷電流的大小,再根據(jù)電流的大小即可判定磁性的強(qiáng)弱.
(3)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)圖象即可求得照射在光敏電阻上的光強(qiáng)的范圍.

解答 解:(1)當(dāng)“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=$\frac{U}{R}$,即I=$\frac{20V}{15Ω+5Ω}$=1A;
則R1兩端的電壓為:U1=I•R1=1A×5Ω=5V;
R1消耗的電功率為:P1=I2•R1=(1A)2×5Ω=5W.
(2)由圖可知:光照強(qiáng)越強(qiáng)時,光敏電阻R的阻值越;
故照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)變?nèi),則光敏電阻R的阻值增大;
根據(jù)歐姆定律可知:當(dāng)電阻變大時,電流變。
則磁控開關(guān)產(chǎn)生磁性將變?nèi)酰?br />(3)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=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=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-R0-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω
由圖可知,對應(yīng)的光照強(qiáng)度為2cd.
因此,當(dāng)光照強(qiáng)度大于或等于2cd時,磁控開關(guān)的磁性彈片相互吸合.
故答案為:(1)5W;(2)2變?nèi);?)分析同上.

點(diǎn)評 本題綜合考查了學(xué)生對歐姆定律公式和電功率公式的理解和運(yùn)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(xué)部分的基礎(chǔ)和重點(diǎn)內(nèi)容,一定要掌握.

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