Question

10．“光强“是表示光的强弱程度的科学量．照射光越强，光强越大．光强符号E，国际单位为坎德拉（cd）．如图甲为光敏电阻的实物和元件符号，图乙为某种光敏电阻的阻值R与光强E间的关系图，图丙为小金利用这种光敏电阻所设计的电路．已知电源电压为9V，小灯泡L标有“6V 6W”字样，灯丝的电阻随温度的变化而变化．

（1）求小灯泡正常发光时的电流．
（2）当小灯泡正常发光时，光敏电阻接收到的光强为多大？
（3）某次实验中光敏电阻接收到的光强为2cd，测得光敏电阻的功率为4W，求此时小灯泡的实际功率．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出正常发光时的电流；
（2）当小灯泡正常发光时，根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R的阻值，根据图乙读出光敏电阻接收到的光强；
（3）由图乙可知光敏电阻按收到的光强为2cd的阻值，根据串联电路的电流特点和P=I²R求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出光敏电阻两端的电压，利用串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，利用P=UI求出此时小灯泡的实际功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
（2）当小灯泡正常发光时，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R两端的电压：
U_R=U-U_L=9V-6V=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω，
由图乙可知，光敏电阻接收到的光强为6cd；
（3）由图乙可知，光敏电阻接收到的光强为2cd时，R′=9Ω，
由P=I²R可得，电路中的电流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{R}}{R′}}$=$\sqrt{\frac{4W}{9Ω}}$=$\frac{2}{3}$A，
光敏电阻两端的电压：
U_R′=IR′=$\frac{2}{3}$A×9Ω=6V，
灯泡两端的电压：
U_L′=U-U_R′=9V-6V=3V，
灯泡的实际功率：
P_L′=U_L′I=3V×$\frac{2}{3}$A=2W．
答：（1）小灯泡正常发光时的电流为1A；
（2）当小灯泡正常发光时，光敏电阻接收到的光强为6cd；
（3）某次实验中光敏电阻接收到的光强为2cd，测得光敏电阻的功率为4W，此时小灯泡的实际功率为2W．

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，从图象中读出光敏电阻对应的光强是关键．