Question

【题目】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，“工作电路”中的R1两端的电压是V，它消耗的功率是W．
（2）当“控制电路”中的电流等于30mA时，“工作电路”中R1两端的电压是V．
（3）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 ， 则光敏电阻R的阻值增大，磁控开关产生磁性将（均选填“变强”、“变弱”或“不变”）．
（4）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？

Answer 1

【答案】
（1）5；5
（2）20
（3）变弱；变弱
（4）解：由题意可知，要使磁控开关的磁性弹片相互吸合，则控制电路的电流要大于或等于20mA．

由欧姆定律，R总= = =150Ω

可知控制电路的总电阻要小于或等于150Ω．

此时光敏电阻R=R总﹣R0﹣RL=150Ω﹣140Ω﹣1Ω=9Ω

由图可知，对应的光照强度为2cd．

因此，当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合

【解析】解：（1）当“控制电路”中的电流小于20mA时，控制电路L断开，则工作电路由R1和R2串联组成； 由欧姆定律得：I= ，即I总= =1A；
则R1两端的电压为：U1=IR1=1A×5Ω=5V；
R1消耗的电功率为：P1=I2R1=（1A）2×5Ω=5W．（2）当“控制电路”中的电流等于30mA时，控制电路L闭合，则工作电路R2短路，故工作电路只有R1；
故R1两端电压等于电压电压，即U1=U总=20V．（3）由图可知：光照强越强时，光敏电阻R的阻值越小；
故照射在光敏电阻R上的光强变弱，则光敏电阻R的阻值增大；
根据欧姆定律可知：当电阻变大时，电流变小；
则磁控开关产生磁性将变弱．
所以答案是：（1）5V、5W；（2）20V；（3）变弱、变弱；（4）当光照强度大于或等于2cd时，磁控开关的磁性弹片相互吸合．
【考点精析】本题主要考查了影响电磁铁磁性的因素和欧姆定律及其应用的相关知识点，需要掌握电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变；欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）才能正确解答此题．