Question

10．如圖所示，將光敏電阻R_g和定值電阻R₀、電流表、電壓表連成電路，接在電壓不變的電源上．其中，定值電阻R₀=8Ω，光敏電阻的阻值隨光照變化的關(guān)系如表（“光照”是表示光照強(qiáng)弱程度的物理量，符號為E；單位是坎德拉，符號為cd），求：
（1）當(dāng)光照為3cd時(shí)，閉合開關(guān)S，電路中電流表的示數(shù)為0.5A時(shí)，則電源電壓為多少？光敏電阻R_g的電功率為多少？
（2）當(dāng)光照為1.5cd時(shí)，閉合開關(guān)S，則電流表的示數(shù)為多大？若通電1min，定值電阻R₀上產(chǎn)生的熱量為多少？

光強(qiáng)E/cd	1	2	3	4	5	6
光敏電阻R/Ω	18	9	6	4.5	3.6	3

Answer 1

分析 （1）從電路圖可知，光敏電阻與定值電阻串聯(lián)，電壓表測量光敏電阻兩端的電壓，電流表測量電流，
根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律即可求出電源電壓；利用P=I²R求出功率；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知，光強(qiáng)與光敏電阻的乘積保持不變，已知光強(qiáng)的大小，可求出光敏電阻的阻值；
然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可以求出電流表示數(shù)；由焦耳定律求出定值電阻R₀產(chǎn)生的熱量．

解答 解：由圖可知，光敏電阻與定值電阻串聯(lián)，電壓表測量光敏電阻兩端的電壓，電流表測量電流，
（1）由表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)光強(qiáng)E=3cd時(shí)，光敏電阻阻值R_g=6Ω，
此時(shí)電路總電阻R_總1=R₀+R_g1=8Ω+6Ω=14Ω，
由I=$\frac{U}{R}$可知電源電壓U=I₁R_總1=0.5A×14Ω=7V；
光敏電阻R_g的電功率P₁=I₁²R_g1=（0.5A）²×6Ω=1.5W；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知：光強(qiáng)與光敏電阻的乘積保持不變，即光敏電阻阻值與光強(qiáng)成反比，
當(dāng)光照為1.5cd時(shí)，由表中數(shù)據(jù)知：1cd×18Ω=1.5cd×R_g2，則R_g2=12Ω，
此時(shí)電路總電阻R_總2=R₀+R_g2=8Ω+12Ω=20Ω，
則電流表示數(shù)I₂=$\frac{U}{{R}_{總2}}$=$\frac{7V}{20Ω}$=0.35A；
通電1min，R₀上產(chǎn)生的熱量：
Q=I₂²R₀t=（0.35A）²×8Ω×60s=58.8J．
答：（1）電源電壓為7V；光敏電阻R_g的電功率為1.5W；
（2）當(dāng)光照為1.5cd時(shí)，電流表的示數(shù)為0.35A；若通電1min，定值電阻R₀上產(chǎn)生的熱量為58.8J．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對歐姆定律、焦耳定律、串聯(lián)特點(diǎn)的掌握和運(yùn)用，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是分析電路的組成和根據(jù)題目所給的表格數(shù)據(jù)得出規(guī)律．