Question

10．“光強(qiáng)“是表示光的強(qiáng)弱程度的科學(xué)量．照射光越強(qiáng)，光強(qiáng)越大．光強(qiáng)符號E，國際單位為坎德拉（cd）．如圖甲為光敏電阻的實物和元件符號，圖乙為某種光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E間的關(guān)系圖，圖丙為小金利用這種光敏電阻所設(shè)計的電路．已知電源電壓為9V，小燈泡L標(biāo)有“6V 6W”字樣，燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．

（1）求小燈泡正常發(fā)光時的電流．
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，光敏電阻接收到的光強(qiáng)為多大？
（3）某次實驗中光敏電阻接收到的光強(qiáng)為2cd，測得光敏電阻的功率為4W，求此時小燈泡的實際功率．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時的電流；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出R的阻值，根據(jù)圖乙讀出光敏電阻接收到的光強(qiáng)；
（3）由圖乙可知光敏電阻按收到的光強(qiáng)為2cd的阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=I²R求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出光敏電阻兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用P=UI求出此時小燈泡的實際功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R兩端的電壓：
U_R=U-U_L=9V-6V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω，
由圖乙可知，光敏電阻接收到的光強(qiáng)為6cd；
（3）由圖乙可知，光敏電阻接收到的光強(qiáng)為2cd時，R′=9Ω，
由P=I²R可得，電路中的電流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{R}}{R′}}$=$\sqrt{\frac{4W}{9Ω}}$=$\frac{2}{3}$A，
光敏電阻兩端的電壓：
U_R′=IR′=$\frac{2}{3}$A×9Ω=6V，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R′=9V-6V=3V，
燈泡的實際功率：
P_L′=U_L′I=3V×$\frac{2}{3}$A=2W．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時的電流為1A；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，光敏電阻接收到的光強(qiáng)為6cd；
（3）某次實驗中光敏電阻接收到的光強(qiáng)為2cd，測得光敏電阻的功率為4W，此時小燈泡的實際功率為2W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖象中讀出光敏電阻對應(yīng)的光強(qiáng)是關(guān)鍵．