题目内容
3．如图是一种光控电路，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路由工作电源U1、发热电阻R1和R2等组成；控制电路由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U2等组成．当磁控开关L线圈中的电流等于或大于15mA时，磁控开关的磁性簧片相互吸合（簧片电阻忽略不计）；当L线圈中的电流小于15mA时，簧片断开．已知U1=24V，R1=10Ω，R2=20Ω，U2=1.5V，光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号是cd）变化的关系如图2示．当开关S闭合时，则：
（1）写出光敏电阻的阻值R与光强E的关系：R=$\frac{18Ω•cd}{E}$．
（2）当控制电路中的开关S断开时，工作电路在10s内消耗多少电能？
（3）若线圈阻止忽略不计，当照射到光敏电阻的光强达到3cd时，磁控开关L的磁性簧片恰好闭合，求R0的阻值，工作电路中的电功率．
分析 （1）分析光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E的图象，可得其关系；
（2）分析开关S断开时，工作电路的连接状态，由W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t计算消耗电能；
（3）由图象光照强度为3cd时，R的阻值大小，根据串联电路特点，利用欧姆定律计算R0的阻值，由P=UI计算电路消耗功率．
解答 解：
（1）由图2，光敏电阻R的阻值随照射在它上面的光强E的图象知，R与光强E成反比，且R×E=18Ω•cd，
所以R=$\frac{18Ω•cd}{E}$；
（2）由图1知，开关S断开时，工作电路中R1、R2串联，
所以工作电路在10s内消耗电能：
W=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$t=$\frac{（24V）^{2}}{10Ω+20Ω}$×10s=192J；
（3）由图象光照强度为E=3cd时，光敏电阻R的阻值：R=6Ω，
磁控开关L的磁性簧片恰好闭合，所以此时电路中电流I=15mA=0.015A，
由串联电路特点和欧姆定律可得：
R0=$\frac{{U}_{2}}{I}$-R=$\frac{1.5V}{0.015A}$-6Ω=94Ω；
电路此时消耗的功率：
P=UI=1.5V×0.015A=0.0225W．
答：（1）$\frac{18Ω•cd}{E}$；
（2）当控制电路中的开关S断开时，工作电路在10s内消耗电能192J；
（3）R0的阻为94Ω，当照射到光敏电阻的光强达到3cd时，磁控开关L的磁性簧片恰好闭合，工作电路中的电功率为0.0225W．
点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律、电功和电功率的计算，能从图象中获取有用信息，正确分析电路是关键．
练习册系列答案
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11．关于定滑轮的下列说法中错误的是（ ）
| A． | 定滑轮不仅能省力而且能改变力的方向 | |
| B． | 定滑轮不能省力但是能改变力的方向 | |
| C． | 定滑轮是一个等臂杠杆 | |
| D． | 定滑轮不能省距离 |
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