Question

4．光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器：入射光增强，电阻减小，入射光减弱，电阻增大．如图甲所示，是某实验小组设计的探究在有光照和无光照的条件下，光敏电阻的阻值变化的电路图，其中，R₀为定值电阻，R₀=10Ω，R₁是光敏电阻，电源两端的电压为12V．当开关S闭合后，在有光照和无光照时，光敏电阻R₁两端的电压变化规律如图乙所示．求：
（1）当无光照时，光敏电阻R₁的阻值；
（2）当有光照时，光敏电阻R₁消耗的功率．

Answer 1

分析 根据电路图可知，R₁、R₀串联；
（1）当无光照时，光敏电阻的阻值较大，根据串联电路分压的特点以及图乙可知R₁两端电压，再根据串联电路电压的特点求出R₀两端电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，最后根据欧姆定律的应用即可求出光敏电阻R₁的阻值；
（2）当有光照时，光敏电阻的阻值较小，根据串联电路分压的特点以及图乙可知R₁两端电压，再根据串联电路电压的特点求出R₀两端电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，最后根据P=UI即可求出光敏电阻R₁消耗的功率．

解答 解：（1）R₁、R₀串联，
当无光照时，光敏电阻的阻值较大，因此R₁两端电压较大，根据串联电路分压的特点和图乙可知，R₁两端电压为6V；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R₀两端电压：U₀=U-U₁=12V-6V=6V；
电路中的电流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，光敏电阻R₁的阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）当有光照时，光敏电阻的阻值较小，因此R₁两端电压较小，根据串联电路分压的特点和图乙可知，R₁两端电压为3V；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R₀两端电压：U₀′=U-U₁′=12V-3V=9V；
电路中的电流：I′=I₀′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{9V}{10Ω}$=0.9A；
光敏电阻R₁消耗的功率：P=U₁′I′=3V×0.9A=2.7W．
答：（1）当无光照时，光敏电阻R₁的阻值为10Ω；
（2）当有光照时，光敏电阻R₁消耗的功率为2.7W．

点评 本题考查了串联电路的电流特点、串联电路分压的特点、欧姆定律的应用以及功率计算公式的应用；关键是根据欧姆定律结合光敏电阻随光照的变化从图象中得出有无光照对应的电压．