Question

6．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(kāi)關(guān)L（電阻忽略不計(jì)）、定值電阻R₀、電源U₁等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)L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(wèn)：

（1）“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，求工作電路”中的R₁兩端的電壓和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)系如圖所示．如果照射在光敏電阻R上的光強(qiáng)弱，則光敏電阻R的阻值增大，磁控開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的磁性將弱．
（3）如果“控制電路”中的線圈阻值R₀=141Ω、U₁=3V，那么照射在光敏電阻上的光強(qiáng)在大于或等于2cd范圍時(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)“控制電路”中的電流小于20mA時(shí)，控制電路L斷開(kāi)，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(shí)，磁控開(kāi)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��；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(shí)，控制電路L斷開(kāi)，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_總=$\frac{20V}{15Ω+5Ω}$=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(shí)，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(shí)，電流變��；
則磁控開(kāi)關(guān)產(chǎn)生磁性將變?nèi)酰?br />（3）由題意可知，要使磁控開(kāi)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_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω
可知控制電路的總電阻要小于或等于150Ω．
此時(shí)光敏電阻R=R_總-R₀-R_L=150Ω-141Ω=9Ω
由圖可知，對(duì)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(shí)，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相互吸合．
答：（1）工作電路”中的R₁兩端的電壓為5V；R₁消耗的功率為5W；
（2）弱；弱；（3）大于或等于2cd．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了學(xué)生對(duì)歐姆定律公式和電功率公式的理解和運(yùn)用，以及對(duì)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．