Question

15．图甲是由“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5V，它消耗的功率是5W．
（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20V．
（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乙所示．如果照射在光敏电阻R上的光强变弱，则光敏电阻R的阻值增大，磁控开关产生的磁性将变弱（均选填“变强”、“变弱”或“不变”）．

Answer 1

分析 （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，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的总电流，再根据欧姆定律求出R₁两端的电压，利用P=UI求出R₁消耗的电功率；
（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，则工作电路只有R₁，根据电源的电压可知R₁两端的电压；
（3）由图象即可分析出光敏电阻R大小随光照强度的关系；根据电阻的大小即可判断电流的大小，再根据电流的大小即可判定磁性的强弱．

解答 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，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，工作电路的电流：
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{20V}{5Ω+15Ω}$=1A，
则R₁两端的电压：
U₁=IR₁=1A×5Ω=5V，
R₁消耗的电功率：
P₁=U₁I=5V×1A=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，
所以，R₁两端电压等于电源电压，即U₁′=U₂=20V；
（3）由图可知：光照强越强时，光敏电阻R的阻值越小，
所以，照射在光敏电阻R上的光强变弱时，光敏电阻R的阻值增大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时控制电路的电流变小，磁控开关产生的磁性将变弱．
故答案为：（1）5；5；（2）20；（3）变弱；变弱．

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，分清工作电路和控制电路的工作状态以及从图象中获取有用的信息是关键．