Question

3．某同学为能在地下室感知室外阳光，利用光敏电阻R随光的强度而减少的特性，设计了如图甲所示的电路，小灯泡的额定电压为6V，电源电压为8V，在测试过程中，该同学得到了小灯泡的I-U关系图象如图乙所示，并记录了凌晨4点至10点的电流表的示数（如表）求：
（1）小灯泡的正常发光时的电阻
（2）小灯泡正常工作时，光敏电阻的阻值
（3）凌晨5点时，光敏电阻消耗的功率

时刻/小时	4	5	6	7	8	9	10
电流/A	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡L与光敏电阻R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图乙读出对应的电流，根据欧姆定律求出正常发光时的电阻；
（2）根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时光敏电阻的阻值；
（3）由表格数据得出凌晨5点时电路中的电流，根据图乙得出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出光敏电阻两端的电压，利用P=UI求出光敏电阻消耗的功率．

解答 解：由电路图可知，灯泡L与光敏电阻R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）灯泡正常发光时的电压U_L=6V，由图乙可知，通过灯泡的电流I_L=1.0A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡正常发光时的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{1.0A}$=6Ω；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，且灯泡正常发光，
所以，光敏电阻R两端的电压：
U_R=U-U_L=8V-6V=2V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，小灯泡正常工作时光敏电阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{1.0A}$=2Ω；
（3）由表格数据可知，凌晨5点时电路中的电流I=0.5A，
由图乙可知，灯泡两端的电压U_L′=1.5V，
此时光敏电阻两端的电压：
U_R′=U-U_L′=8V-1.5V=6.5V，
光敏电阻消耗的功率：
P_R=U_R′I=6.5V×0.5A=3.25W．
答：（1）小灯泡的正常发光时的电阻为6Ω；
（2）小灯泡正常工作时，光敏电阻的阻值为2Ω；
（3）凌晨5点时，光敏电阻消耗的功率为3.25W．

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，关键是从图象和表格中获取有用的信息．