Question

如图(a)所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为一激光源，R ₁为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R ₂为定值保护电阻，a、b间接—“示波器”(示波器的接入不影响电路)．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R ₁之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住，示波器显示的电压随时间变化的图象如图(b)所示．已知计数器电路的电源电压恒为6伏，保护电阻R ₂的阻值为20欧．

求：(1)光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的阻值
整条电路在1小时内消耗的电能．

Answer 1

：（1）光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的阻值分别为：20Ω和40Ω
（2）整条电路在1小时内消耗的电能为2.88×103J

（1）由题知，R₁与R₂串连接在6V电源上，
①有光照射时，阻值较小，分压较小U₁=3V，U₂=U﹣U₁=6V﹣3V=3V；
∵，∴
②无光照射时，阻值较大，分压较大为U′₁=4V，U′₂=U﹣U′₁=6V﹣4V=2V；
∵，；
（2）由示波器显示的电压随时间变化的图象可知，电阻较小的时间与电阻较大的时间比为2：1，即工作1小时，电阻较小的时间t=40min=2400s，电阻较大的时间t′=20min=1200s，
∵，
∴W=W+W′=UIt+UI′t′=6V×0.15A×2400s+6V×0.1A×1200s=2.88×10³J
答：（1）光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的阻值分别为：20Ω和40Ω
（2）整条电路在1小时内消耗的电能为2.88×10³J．