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    20．小明发现手机有“光线自动感应”的功能，即手机屏幕能自动根据外界光照强度来调节亮度，于是他找来一光敏电阻，并从说明书上看到如图甲所示的图象，其中横轴E代表光照强度，单位是cd，设计如图乙所示的电路来模拟“光线自动感应”，已知电源电压是9V，电流表量程0-0.6A，灯泡L“6V 3W”且忽略温度变化对灯丝电阻的影响．
    （1）当光照强度增加时，小灯泡会变亮（选填“变亮”或“变暗”）
    （2）为了保证各元件的安全，则光照强度最大是多大？此时电路1min内消耗的电能是多少？
    （3）当光照强度分别为1cd和2cd时，小灯泡的功率之比是多少？

    分析 （1）分析图甲可知，当光照强度变大时，光敏电阻变小，根据欧姆定律得出电路中的电流变大，进而得出灯的亮度变化；
    （2）知道灯的额定功率、额定电压，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求灯丝电阻，利用P=UI求灯正常工作电流，结合电流表量程确定最大电流，根据欧姆定律求出此时总电阻，可求此时光敏电阻阻值，根据图甲可知光照度的大小，即光照强度最大值；利用W=UIt求电路1min内消耗的电能；
    （3）由图甲可知光照度为1cd时，R光1=18Ω，根据欧姆定律求电路中电流，利用P=I2R求灯的实际功率；同理求出当光照度为2cd时灯的实际功率，进而求出小灯泡的功率之比．

    解答 解：
    （1）由图甲可知，当光照强度变大时，光敏电阻变小，使得电路中的电流变大，灯变亮；
    （2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得灯丝电阻：
    RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
    正常工作电流：
    IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
    当灯正常发光时，总电阻：
    R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω，
    此时光敏电阻阻值：
    R光=R-RL=18Ω-12Ω=6Ω，
    由图甲可知光照度为3.0cd，
    当光照强度超过3.0cd时，光敏电阻的过小，电流过大、实际功率超过灯泡额定功率而损坏灯泡；
    此时电路1min内消耗的电能：
    W=UIt=9V×0.5A×60s=180J；
    （3）由图甲可知光照度为1cd时，R光1=18Ω，
    电路中电流：
    I1=$\frac{U}{{R}_{光1}+{R}_{L}}$=$\frac{9V}{18Ω+12Ω}$=0.3A，
    灯的实际功率：
    PL1=（I1）2RL=（0.3A）2×12Ω=1.08W；
    当光照度为2cd时，R光2=9Ω，
    电路中电流：
    I2=$\frac{U}{{R}_{光2}+{R}_{L}}$=$\frac{9V}{9Ω+12Ω}$=$\frac{3}{7}$A，
    灯的实际功率：
    PL2=（I2）2RL=（$\frac{3}{7}$A）2×12Ω=$\frac{108}{49}$W；
    小灯泡的功率之比：
    PL1：PL2=1.08W：$\frac{108}{49}$W=49：100．
    故答案为：
    （1）变亮；
    （2）为了保证各元件的安全，则光照强度最大是3.0cd；此时电路1min内消耗的电能是180J；
    （3）当光照强度分别为1cd和2cd时，小灯泡的功率之比是49：100．

    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，能从光敏电阻-光照度图象得出相关信息是关键．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    A．冬天，温暖车厢的车窗模糊是因为车外水蒸气液化
    B．利用干冰人工降雨，干冰升华吸热，水蒸气先凝华后熔化
    C．夏天，冰棍儿周围冒“白气”，是汽化现象
    D．秋天的早晨花草上出现的小露珠，这是液化现象，要吸收热量

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    11．如图所示，均匀杠杆的支点在其几何中心，现处于水平平衡状态，杠杆上每一个格子的长度均为L，所挂钩码每个重均为G，若以O点的左端杠杆受力为动力，试用L、G表示此时动力与动力臂的乘积为2G×3L=1G×6L；若在O点右侧原钩码的下端再挂一个同样的钩码，观察到的现象是杠杆顺时针转动．

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    8．电热水壶使用三脚插座，是因为使用三脚插头和三孔插座，将电壶的外壳与大地接通，当一旦出现漏电时，电流可通过三孔插座的第三孔，导入大地，防止触电事故的发生，电热水壶的铭牌标有“220V 1KW”，小明把20℃的水注入该壶中，电热水壶显示水的体积为1L，让电热水壶在额定电压下工作，通电6min加热到沸腾（在标准大气压下），这段时间水吸收热量是3.36×105J；电热水壶的效率是93.3%．

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    15．端午节是我国的传统节日，其中有一项重要活动就是赛龙舟，如图，请就赛龙舟提出两个有关物理的问题，并回答其应用到的物理知识
      问题 相关物理知识
     范例 为什么向后划水，龙舟会前进？ 力的作用是相互的
     1  
     2  

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    5．天然气的开发和利用，改善了我们的生活，天然气是非可再生能源．在一个标准大气压下，小明把一壶盛有质量为2kg温度为20℃的水烧开，不计热损失，则需完全燃烧0.0224m3的天然气，这是通过热传递方式使水的内能增加．[天然气的热值为3.0×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]．

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    12．为探究“小车沿斜面向下运动的特点”，同学们利用标有刻度线的光滑斜面、小车和数字电子钟（时间显示格式为“时：分：秒”）等器材进行了如图所示的实验探究．图中显示的是小车通过甲、乙、丙三个位置及对应时间的情况．

    （1）同学们对小车运动特点的探究思路是什么？
    （2）按照探究思路，结合上图所示的实验情景，写出分析实验数据得出结论的过程．
    （3）请你从能量的角度解释上述结论．

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    蓄电池电压36V
    骑行最大噪声≤62dB
    （1）电瓶车与摩托车相比，电瓶车有什么优点？（至少写两点）
    ①清洁无污染
    ②效率高
    （2）如果电瓶车蓄电池贮存的能量全部用于车辆行驶，当车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，电瓶车的功率为多大？
    （3）这种电动车以最高车速行驶时，电路中的电流是多少安．

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    （2）如果改用“220V 3kW”的电热水器将同样多的水从10℃加热到70℃，需要多长时间？

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