劉瑞祥

光敏電阻器的特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光. 如聲控?zé)糁胁捎昧斯饷綦娮杵髯鳛榘滋炜刂茻艄獾难b置.輕輕按一下按鈕，遠(yuǎn)處的甚至你目力所不能及的地方的設(shè)備就開始工作，這是自動控制的神奇魅力.通常情況下，如圖1所示，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能.根據(jù)題目反映的物理現(xiàn)象，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律進(jìn)行分析求解.

1 電磁鐵的工作過程

例1 在晝夜明燈的地下停車場，駕駛員根據(jù)車位入口上方的紅綠燈入停.如圖2是小吳設(shè)計(jì)的自動控制電路，將光控開關(guān)（遮光時(shí)開關(guān)閉合）裝在每個(gè)車位地面中央，紅綠燈裝在車位入口上方.當(dāng)車位未停車時(shí)綠燈亮，當(dāng)車位己停車時(shí)紅燈亮，則圖中L1、L2（ ）

A.都是紅燈 B.都是綠燈

C.分別是紅燈、綠燈 D.分別是綠燈、紅燈

解析 本題考查學(xué)生對電磁鐵原理的理解.根據(jù)光控開關(guān)的作用，分析左側(cè)控制電路的通斷，再分析兩燈的工作狀態(tài)即可解題.

由題意可知，當(dāng)車位已停車時(shí)，光控開關(guān)被遮光而閉合，由圖可知，此時(shí)左側(cè)控制電路連通，電磁繼電器中的電磁鐵產(chǎn)生磁性，吸下銜鐵，L2燈泡電路被接通，所以L2為紅燈；當(dāng)車位未停車時(shí)，光控開關(guān)有光照而斷開，電磁鐵中無磁性，彈簧將銜鐵拉起，L1電路接通而發(fā)光，所以L1為綠燈.故ABC錯(cuò)誤，D正確.答案選D.

點(diǎn)撥 本題考查電磁繼電器的應(yīng)用，緊扣光控開關(guān)遮光時(shí)開關(guān)閉合，未遮光開關(guān)斷開是解題的關(guān)鍵.

2 電能、電阻的計(jì)算

例2 為倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，某科研機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了新型路燈，工作原理如圖3所示.控制電路中R2為半導(dǎo)體硅制成的光敏電阻，R2阻值隨光強(qiáng)（國際單位坎德拉，符號：cd）變化的規(guī)律見表1所示.工作電路中開關(guān)S2的狀態(tài)由R2兩端的電壓決定：光照足夠強(qiáng)時(shí)，R2兩端 的電壓很小，開關(guān)S2與b點(diǎn)接觸，處于斷開狀態(tài)，路燈L關(guān)閉；當(dāng)光強(qiáng)降為20 cd時(shí)，R2兩端的電壓剛好升至2 V.開關(guān)S2與c點(diǎn)接觸，電路接通，路燈正常工作.已知控制電路和工作電路中電源電壓分別為6 V和220 V，路燈L正常工作時(shí)電流為1 A.求：（1）若路燈L每天正常工作8小時(shí)，其消耗的電能；（2）工作電路剛好接通時(shí)，RL接入電路的阻值；圖3（3）保持R1接入電路的阻值不變，當(dāng)R2兩端的電壓為1 V時(shí)，R2的阻值是多大？分析表格中光強(qiáng)與電阻數(shù)據(jù)的規(guī)律，確定此時(shí)光強(qiáng)是多大；（4）為了節(jié)約能源，使路燈更晚一些打開，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)R1.

解析 （1）由圖工作電路中只有L，已知電源電壓、路燈L正常工作電流和工作時(shí)間，由W=UIt計(jì)算其消耗電能.

由題路燈兩端電壓U=220 V，正常工作電流1 A，所以正常工作8小時(shí)消耗的電能

（2）由圖控制電路R1與R2串聯(lián)，工作電路接通時(shí)R2電壓為2 V，由表格數(shù)據(jù)知此時(shí)R2的電阻大小，由歐姆定律計(jì)算電路中電流.

當(dāng)光強(qiáng)度為20 cd時(shí)，R2兩端的電壓剛好至2 V，開關(guān)S2與c點(diǎn)接觸，電路接通，路燈L正常工作.

由表1數(shù)據(jù)可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為20 cd時(shí)，R2的阻值為10 Ω，由圖控制電路R

解析 由圖4甲可知兩電阻串聯(lián)，電壓表測量R兩端的電壓，電流表測量電路電流.

由圖4乙可知隨溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值的變化.由電阻的變化利用歐姆定律可求得電路中電流的變化及電壓表示數(shù)的變化.最后根據(jù)P=UI確定功率的變化.

當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，即電路中的總電阻減小，由歐姆定律可得電路中電流變大，即電流表示數(shù)變大；根據(jù)UR=IR，R不變，I變大，R兩端的電壓增大，而串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，電源電壓不變，則熱敏電阻兩端電壓等于電源電壓減去R兩端的電壓，故電壓表示數(shù)減小.故AB錯(cuò)誤；當(dāng)溫度降低時(shí)，熱敏電阻的阻值增大，即電路中的總電阻增大，由歐姆定律可得電路中電流變小，即電流表示數(shù)變小.

根據(jù)UR=IR，R不變，I變小，R兩端的電壓減小，而串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，電源電壓不變，則熱敏電阻兩端電壓等于電源電壓減去R兩端的電壓，故電壓表示數(shù)增大；電源電壓不變，電流減小，由P=UI可知，電路消耗的總功率減小.故答案選C.

點(diǎn)撥 本題考查學(xué)生對圖像的認(rèn)知及歐姆定律的使用，從圖中得出熱敏電阻的阻值與溫度的變化關(guān)系是本題的突破口.