Question

6．光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小．如图1所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，光源射出的远红外激光束穿过通道照射到光敏电阻R_T上，当有人通过时，人体将阻挡激光光线的射入．电源电压恒定为12V，R_T为光敏电阻，定值电阻R₀=10Ω，若在0～12s的时间内有两人分别经过通道，每次通过时间为1s，AB间电压变化规律如图2所示．

（1）当有人经过通道时，AB间的电压变小（变大/变小/不变）．
（2）当有人通过（光敏电阻在无激光照射）时，光敏电阻的阻值R_T=30Ω．
（3）在0～12s的时间内电路消耗的电能为79.2J．

Answer 1

分析 （1）由图象可知，当有人经过通道时AB间的电压变化；
（2）根据串联电路的电压特点求出当有人通过时光敏电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，然后再根据欧姆定律求出此时光敏电阻的阻值；
（3）在0～12s的时间内，有人通过时的时间为2s，根据W=UIt求出电路消耗的电能；根据图象可知无人通过时R₀两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，总时间减去有人通过时的时间即为无人通过时的时间，利用W=UIt求出此时电路消耗的电能，两次电路消耗的电能之和即为在0～12s的时间内电路消耗的电能．

解答 解：（1）在0～12s的时间内有两人分别经过通道，每次通过时间为1s，
由图象可知，3s～4s和10s～11s间有人通过，对应的电压3V较小，
即当有人经过通道时，AB间的电压变小；
（2）当有人通过时，R₀两端的电压U₀=3V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，光敏电阻两端的电压：
U_T=U-U₀=12V-3V=9V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
此时光敏电阻的阻值：
R_T=$\frac{{U}_{T}}{{I}_{1}}$=$\frac{9V}{0.3A}$=30Ω；
（3）在0～12s的时间内，有人通过时电路消耗的电能：
W₁=UI₁t₁=12V×0.3A×2s=7.2J；
由图象可知，无人通过时R₀两端的电压U₀′=6V，
此时电路中的电流：
I₂=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，
在0～12s的时间内，无人通过的时间：
t₂=t-t₁=12s-2s=10s，
此时电路消耗的电能：
W₂=UI₂t₂=12V×0.6A×10s=72J，
在0～12s的时间内电路消耗的电能：
W=W₁+W₂=7.2J+72J=79.2J．
故答案为：（1）变小；（2）30；（3）79.2．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，从图象中读出有人和无人通过时对应的电压与时间是关键．