Question

10．如图所示，将光敏电阻R_g和定值电阻R₀、电流表、电压表连成电路，接在电压不变的电源上．其中，定值电阻R₀=8Ω，光敏电阻的阻值随光照变化的关系如表（“光照”是表示光照强弱程度的物理量，符号为E；单位是坎德拉，符号为cd），求：
（1）当光照为3cd时，闭合开关S，电路中电流表的示数为0.5A时，则电源电压为多少？光敏电阻R_g的电功率为多少？
（2）当光照为1.5cd时，闭合开关S，则电流表的示数为多大？若通电1min，定值电阻R₀上产生的热量为多少？

光强E/cd	1	2	3	4	5	6
光敏电阻R/Ω	18	9	6	4.5	3.6	3

Answer 1

分析 （1）从电路图可知，光敏电阻与定值电阻串联，电压表测量光敏电阻两端的电压，电流表测量电流，
根据串联电路的特点和欧姆定律即可求出电源电压；利用P=I²R求出功率；
（2）分析表中数据可知，光强与光敏电阻的乘积保持不变，已知光强的大小，可求出光敏电阻的阻值；
然后由串联电路特点及欧姆定律可以求出电流表示数；由焦耳定律求出定值电阻R₀产生的热量．

解答 解：由图可知，光敏电阻与定值电阻串联，电压表测量光敏电阻两端的电压，电流表测量电流，
（1）由表中数据可知当光强E=3cd时，光敏电阻阻值R_g=6Ω，
此时电路总电阻R_总1=R₀+R_g1=8Ω+6Ω=14Ω，
由I=$\frac{U}{R}$可知电源电压U=I₁R_总1=0.5A×14Ω=7V；
光敏电阻R_g的电功率P₁=I₁²R_g1=（0.5A）²×6Ω=1.5W；
（2）由表中数据可知：光强与光敏电阻的乘积保持不变，即光敏电阻阻值与光强成反比，
当光照为1.5cd时，由表中数据知：1cd×18Ω=1.5cd×R_g2，则R_g2=12Ω，
此时电路总电阻R_总2=R₀+R_g2=8Ω+12Ω=20Ω，
则电流表示数I₂=$\frac{U}{{R}_{总2}}$=$\frac{7V}{20Ω}$=0.35A；
通电1min，R₀上产生的热量：
Q=I₂²R₀t=（0.35A）²×8Ω×60s=58.8J．
答：（1）电源电压为7V；光敏电阻R_g的电功率为1.5W；
（2）当光照为1.5cd时，电流表的示数为0.35A；若通电1min，定值电阻R₀上产生的热量为58.8J．

点评 本题考查了学生对欧姆定律、焦耳定律、串联特点的掌握和运用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是分析电路的组成和根据题目所给的表格数据得出规律．