Question

14．小明在觀看了賓館等處的光電煙霧探測(cè)器（如圖1）后，自己設(shè)計(jì)了一只“火災(zāi)報(bào)警器”．該報(bào)警器由“控制電路”和“工作電路”所組成，其中“控制電路”由光敏電阻R、電磁鐵（線圈阻值R₀=15Ω）、電源U=6V、開關(guān)等組成；“工作電路”由工作電源電鈴、導(dǎo)線等組成．小明的設(shè)計(jì)思想：當(dāng)光敏電阻接收到的光照減弱到一定程度時(shí)，工作電路接通，電鈴報(bào)警．
已知該光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：（“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱的程度，符號(hào)為E，單位為cd．）

光強(qiáng)E/cd	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0
光敏電阻R/Ω	36.0	18.0	12.0	9.0	7.2	6.0

（1）分析表數(shù)據(jù)，根據(jù)光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的規(guī)律，試填寫表格空格處的電阻，并歸納出光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的關(guān)系式為R=$\frac{36Ω•cd}{E}$．
（2）閉合電鍵S，如果當(dāng)線圈中的電流大于或等于250mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，則光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度需要在多少cd以上？
（3）按小明的設(shè)計(jì)，當(dāng)室內(nèi)煙霧增大時(shí)，光照減弱，光敏電阻的阻值增大到一定值時(shí)，銜鐵與上方（“上方”或“下方”）的M、N接觸，電鈴工作報(bào)警．

Answer 1

分析 （1）通過觀察分析表中數(shù)據(jù)可看出，光強(qiáng)與電阻的乘積始終為一定值，據(jù)此可得出二者的關(guān)系，然后得出答案；
（2）根據(jù)歐姆定律可求出電路中的總電阻，再根據(jù)串聯(lián)電阻的關(guān)系可求出光敏電阻的阻值，從表中可查出光強(qiáng)的大；
（3）根據(jù)電磁繼電器的工作特點(diǎn)，當(dāng)光照減弱時(shí)，電阻增大，電磁鐵磁性減弱，所以銜鐵會(huì)在彈簧的作用上彈向上方．

解答 解：（1）分析表中的5組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每一組的光強(qiáng)與電阻的乘積是一定的，都是36Ω•cd，
所以電阻R與光強(qiáng)E的關(guān)系式為：R=$\frac{36Ω•cd}{E}$，
第五次，光強(qiáng)是5.0cd，那么光敏電阻的阻值R=$\frac{36Ω•cd}{5.0cd}$=7.2Ω；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{250×1{0}^{-3}A}$=24Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，光敏電阻的阻值：
R=R_總-R₀=24Ω-15Ω=9Ω，
查表可知，當(dāng)電阻R=9Ω時(shí)，光強(qiáng)E=4.0cd．
（3）讀圖可知，當(dāng)光照減弱時(shí)，電阻增大，電磁鐵磁性減弱，
所以銜鐵會(huì)在彈簧的作用上彈向上方，與上方的M、N接觸，電鈴工作報(bào)警．
答：（1）7.2；$\frac{36Ω•cd}{E}$；
（2）光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度需要在4.0cd以上；
（3）上方．

點(diǎn)評(píng) 能從表格的數(shù)據(jù)中通過分析歸納，找出物理量間的規(guī)律，能熟練運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，能正確判斷電磁繼電器的工作過程中本題考查的關(guān)鍵，有一定的難度．