题目内容

19.如图是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路.“控制电路”由光敏电阻R、磁控开关L、定值电阻R0、电源U1等组成,当线圈中的电流大于或等于20mA时,磁控开关的磁性弹片相互吸合.“工作电路”由工作电源U2(U2=20V)、发热电阻R1(R1=5Ω)和R2(R2=15Ω)组成.问:

(1)当“控制电路”中的电流小于20mA时,R1消耗的功率是5W.
(2)已知光敏电阻R的阻值随照射在光敏电阻上的光强E(表示光照射的强弱的物理量,单位cd)之间的变化关系如图所示.如果照射在光敏电阻R上的光强变弱(选填“变强”、“变弱”或“不变”),则光敏电阻R的阻值增大.
(3)如果“控制电路”中的线圈阻值RL=1Ω、R0=140Ω、U1=3V,那么照射在光敏电阻上的光强在什么范围内时,磁控开关的磁性弹片相互吸合?

分析 (1)由题意可知,当“控制电路”中的电流小于20mA时,R1与R2串联,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用P=I2R求出R1消耗的功率;
(2)根据图2可知,光敏电阻R的阻值增大时,照射在光敏电阻R上的光强变化;
(3)当线圈中的电流大于或等于20mA时,磁控开关的磁性弹片相互吸合,根据欧姆定律求出电路中的电流为20mA时电路中的总电阻,利用电阻的串联求出光敏电阻的阻值,根据图象中光敏电阻R大小随光照强度的关系即可求得照射在光敏电阻上的光强的范围.

解答 解:(1)由题意可知,当“控制电路”中的电流小于20mA时,R1与R2串联,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{20V}{5Ω+15Ω}$=1A,
R1消耗的功率:
P1=I2R1=(1A)2×5Ω=5W;
(2)根据图2可知,光敏电阻R的阻值增大时,照射在光敏电阻R上的光强变弱;
(3)当线圈中的电流大于或等于20mA时,磁控开关的磁性弹片相互吸合,
当I′=20mA=0.02A时,电路中的总电阻:
R总=$\frac{{U}_{1}}{I′}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,光敏电阻的阻值:
R=R总-R0-RL=150Ω-140Ω-1Ω=9Ω,
由图2可知,对应的光照强度为2.0cd,
所以,当光照强度大于或等于2.0cd时,磁控开关的磁性弹片相互吸合.
答:(1)5;
(2)变弱;
(3)照射在光敏电阻上的光强大于或等于2.0cd时,磁控开关的磁性弹片相互吸合.

点评 本题综合考查了学生对欧姆定律公式和电功率公式的理解和运用,以及对串联电路电流、电阻、电压规律的考查,考查的内容都是电学部分的基础和重点内容,一定要掌.

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