Question

8．光敏电阻的阻值随光照射的强弱面改变．“光强”表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大，光强符号用E表示，国际单位为坎德拉（cd）．实验测得光敏电阻的阻值R与光强E间的关系如图1所示，根据图象解答下列问题：
（1）当光强为E₁时，光敏电阻的阻值为R₁；当光强为E₂时，光敏电阻的阻值为R₂，那么它们之间的关系式为$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{{E}_{2}}{{E}_{1}}$（用E₁、E₂表示）．
（2）将光敏电阻R、定值电阻R₀、开关和电源连成图2所示的电路．闭合开关，逐渐增大光敏电阻的光照强度，那么电流表的示数将变大，光敏电阻两端的电压将变小．（填“变大”“不变”或“变小”）
（3）在如图所示电路中，电源电压为6V，当光照强度为4.5cd时，电流表的读数为0.5A．试求定值电阻R₀的阻值．
（4）电源电压不变，当光照强度为6.0cd时，求光敏电阻R消耗的电功率．

Answer 1

分析 （1）由图象可知R与E成反比，由此可得到关系式；
（2）光照强度增大时其电阻减小，判断总电阻变化，由I=$\frac{U}{R}$判断电流变化；根据分压原理可知光敏电阻两端电压变化；
（3）由图象光照强度为4.5cd时，R的阻值大小，根据串联电路特点，利用欧姆定律计算R₀的阻值；
（4）由图象光照强度为6.0cd时，R的阻值大小，根据串联电路特点，利用欧姆定律计算电路中电流，由P=I²R计算R消耗功率．

解答 解：
（1）由图，当R=18Ω时，E=1.0cd；
当R′=3Ω时，E′=6cd；
由此发现R与E的乘积是定值，由图象中其它点坐标可得同样结果，即R与E成反比．
所以：$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{{E}_{2}}{{E}_{1}}$．
（2）由图2，光敏电阻R与定值电阻R₀串联．
光敏电阻的光照强度增大时，R阻值减小，总电阻减小，
电源电压不变，由I=$\frac{U}{R}$可知电流变大，即电流表示数变大；
根据串联电路的分压原理，R阻值减小，其两端分得电压变小．
（3）由图象，光照强度E=4.5cd时，光敏电阻的阻值R=4Ω，
电路中电流：I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$，
即：$\frac{6V}{4Ω+{R}_{0}}$=0.5A，
解得：R₀=8Ω．
（4）由图象光照强度为E′=6.0cd时，R′=3Ω，
电路中电流：I′=$\frac{U}{R′+{R}_{0}}$=$\frac{6V}{3Ω+8Ω}$=$\frac{6}{11}$A，
所以光敏电阻R消耗的功率：
P=（I′）²R′=（$\frac{6}{11}$A）²×3Ω≈0.9W．
故答案为：（1）$\frac{{E}_{2}}{{E}_{1}}$；（2）变大；变小；（3）定值电阻R₀的阻值为8Ω；（4）光敏电阻R消耗的电功率为0.9W．

点评 本题是一道信息给予题，考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率的计算，关键是从图中找到有用的信息．