Question

7．如圖所示是小明利用光敏電阻為居民樓門口設(shè)計(jì)的一種智能照明電路．L為“220V  22W”的照明燈，天暗時(shí)自動(dòng)發(fā)光，天亮?xí)r自動(dòng)熄滅，控制電路中，電源由干電池供電，電壓為2.8V．R₁為阻值10Ω的定值電阻．R₂為光敏電阻，其阻值會(huì)隨著光強(qiáng)的變化而變化．
（1）①燈L正常工作時(shí)，通過(guò)它的電流是多少？②受控電路中導(dǎo)線a端應(yīng)連接照明電路的火線還是零線？
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.1V時(shí)，光敏電阻的阻值為多大？R₁消耗的電功率為多少？（電磁鐵A的線圈電阻忽略不計(jì)）
（3）該裝置正常使用一段時(shí)間后，小明發(fā)現(xiàn)照明燈L在白天就發(fā)光．經(jīng)檢查光敏電阻能正常使用，請(qǐng)你幫他找出其中一個(gè)原因．（合理均可）

Answer 1

分析 （1）①燈L正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出通過(guò)它的電流；
②開(kāi)關(guān)控制燈泡時(shí)，開(kāi)關(guān)接在火線和燈泡之間，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，切斷火線，更換燈泡更安全；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.1V時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電路特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出光敏電阻的阻值；
根據(jù) P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁消耗的功率；
（3）正常使用一段時(shí)間后，根據(jù)控制電路的電流變化即可判斷．

解答 解：（1）①由P=UI可得，燈L正常工作時(shí)通過(guò)的電流I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{22W}{220V}$=0.1 A．
②開(kāi)關(guān)控制燈泡時(shí)，開(kāi)關(guān)接在火線上，所以受控電路中導(dǎo)線a端應(yīng)連接照明電路的火線．
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.1 V時(shí)，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁兩端的電壓U₁=U-U₂=2.8 V-2.1 V=0.7 V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，即$\frac{0.7V}{10Ω}$=$\frac{2.1V}{{R}_{2}}$，
解得R₂=30Ω．
R₁消耗的電功率   P=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（0.7V）^{2}}{10Ω}$=0.049W；
（3）電池電壓太低（或電磁鐵線圈內(nèi)部斷路等，合理均可）如果控制電路的電源換成兩節(jié)新的干電池，則電源的電壓增大，由歐姆定律可知，電路中的電流增大，在天暗時(shí)，控制電路的電流還沒(méi)達(dá)到電磁鐵斷開(kāi)的電流，照明燈L不發(fā)光，所以，照明燈L沒(méi)有可能在白天就發(fā)光．
答：（1）①燈L正常工作時(shí)，通過(guò)它的電流是0.1A；②受控電路中導(dǎo)線a端應(yīng)連接照明電路的火線；
（2）光敏電阻的阻值為30Ω；R₁消耗的電功率為0.049W；
（3）該裝置正常使用一段時(shí)間后，小明發(fā)現(xiàn)照明燈L在白天就發(fā)光的原因是電池電壓太低（或電磁鐵線圈內(nèi)部斷路等，合理均可）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、安全用電、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電磁鐵的應(yīng)用等，分析好控制電路電源的電壓變化時(shí)控制電路工作的變化是關(guān)鍵．