问题描述:
有一种半导体材料的电阻值随着光照射强度的变化而明显改变,用这种材料制作的电阻称为光敏电阻.物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度,符号为E,国际单位为坎德拉(cd),某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如表:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
光强E/cd | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 |
光敏电阻R/Ω | 36.0 | 18.0 | 12.0 | | 7.2 | 6.0 |
(1)分析上表数据,根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律,填写表格空格处的电阻,并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=______Ω.
(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0~0.6A)、电压表(量程为0~3V)、开关、滑动变阻器R.(最大阻值为50Ω)和电压恒为6V的电源组成如图1所示的电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电流表的示数为0.4A时,电压表的示数为3.6V,此时,光敏电阻所在处的光强为多大?滑动变阻器在5分钟时间产生的热量是多少?(3)在图1电路中,随着电阻的变化,电流可能会超过电流表的量程,滑动变阻器两端的电压可能会超过电压表的量程.若光敏电阻处的光强在2.0cd至4.5cd范围内,为保证不超过电表量程,求出滑动变阻器允许连入电路的阻值范围.(4)若用光敏电阻制作成如图2的电磁继电器来控制路灯L,要求当光照减弱到一定光强时,电磁继电器能接通路灯L,则路灯L所在电路的M、N触点应安装在衔铁的______(上、下)方.
最佳答案: (1)分析表中的6组数据,发现每一组的光强与电阻的乘积是一定的,都是36,所以电阻R与光强E的关系式为:R=
;第四次,光强是4.0cd,那么光敏电阻的阻值是9.0Ω.(2)光敏电阻两端电压:UR=U-U0=6V-3.6V=2.4V,光敏电阻的阻值:R=
=
=6Ω.查表知,光强为E=6.0cd.(3)当E=2.0cd时,查表得 R=18Ω. 当R0=OΩ时,电路中的最大电流I=
=
=0.3A,电流表不会超过量程.为保护电压表,R0两端的最大电压为3V,由串联电路电压规律得:UR=U-U0=6V-3V=3V,电流I=
=
=
A,滑动变阻器的最大阻值R0=
=
=18Ω.则R0≤18Ω.当E=4.5cd时,根据R=
可得:R=8Ω,为了保护电流表,电路中的最大电流为0.6A,最小总电阻R总=
=
=10Ω,则R0的最小阻值是10Ω-8Ω=2Ω,为了保护电压表,R0两端的最大电压为3V,由串联电路电压规律得:UR=U-U0=6V-3V=3V,电流I=
=
=
A,滑动变阻器的最大阻值R0=
=
=8Ω,则滑动变阻器允许接入的阻值范围为 2Ω~8Ω.答:滑动变阻器允许接入的阻值范围为 2Ω~8Ω.(4)晚上当光强减弱时,光敏电阻的阻值会变大,此时低压控制电路的电流会减小,电磁铁磁性减弱,不再吸引衔铁,为了能使
工作电路接通,所以M、N触点应安装在衔铁的上方.故答案为:(1)9.0;R=36/E;(2)6cd;4320J;(3)2Ω-8Ω;(4)上.
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