Question

4．光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器：入射光增強(qiáng)，電阻減小，入射光減弱，電阻增大．如圖甲所示，是某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的探究在有光照和無(wú)光照的條件下，光敏電阻的阻值變化的電路圖，其中，R₀為定值電阻，R₀=10Ω，R₁是光敏電阻，電源兩端的電壓為12V．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，在有光照和無(wú)光照時(shí)，光敏電阻R₁兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示．求：
（1）當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻R₁的阻值；
（2）當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻R₁消耗的功率．

Answer 1

分析 根據(jù)電路圖可知，R₁、R₀串聯(lián)；
（1）當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻的阻值較大，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)以及圖乙可知R₁兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)求出R₀兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用即可求出光敏電阻R₁的阻值；
（2）當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻的阻值較小，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)以及圖乙可知R₁兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)求出R₀兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)P=UI即可求出光敏電阻R₁消耗的功率．

解答 解：（1）R₁、R₀串聯(lián)，
當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻的阻值較大，因此R₁兩端電壓較大，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)和圖乙可知，R₁兩端電壓為6V；
因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以R₀兩端電壓：U₀=U-U₁=12V-6V=6V；
電路中的電流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，光敏電阻R₁的阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻的阻值較小，因此R₁兩端電壓較小，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)和圖乙可知，R₁兩端電壓為3V；
因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以R₀兩端電壓：U₀′=U-U₁′=12V-3V=9V；
電路中的電流：I′=I₀′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{9V}{10Ω}$=0.9A；
光敏電阻R₁消耗的功率：P=U₁′I′=3V×0.9A=2.7W．
答：（1）當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻R₁的阻值為10Ω；
（2）當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻R₁消耗的功率為2.7W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)、串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用以及功率計(jì)算公式的應(yīng)用；關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律結(jié)合光敏電阻隨光照的變化從圖象中得出有無(wú)光照對(duì)應(yīng)的電壓．