Question

14．如圖甲所示為某型號光敏變阻器的結構圖，AB為一條長10cm，阻值為50Ω且阻值均勻的薄膜電阻，EF為一條導電電極（相當于導線，不計其電阻），在AB、EF之間敷設一層光導電層（無激光照射時為絕緣體），當激光束照射到薄膜電阻和導電電極之間某點時，被照射處的光導電層導電，將該點處的薄膜電阻和導電電極接通A、B、C為接線柱，由于室溫效應導致全球氣候變暖，兩極冰雪加速熔化，小明想利用該光敏變阻器設計了一個監(jiān)測冰山高度的裝置，設計電路如圖乙所示；在冰山頂上放置一激光源，由其射出的激光束水平照射到光敏變阻器上，已知電源電壓為4.5V，電壓表的量程為0∽3V．
（1）閉合開關，當冰山高度下降時，電壓表示數(shù)將如何變化？為了保護電壓表，定值電阻R₀的阻值至少多大？
（2）若將電壓表改成冰山下降高度顯示儀，該高度顯示裝置有何不足之處？請說出一點

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，電壓表示數(shù)變大時光敏變阻器接入電路中電阻的變化，然后判斷冰山高度的變化；當光敏電阻電壓為3V時，定值電阻的阻值最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點求出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出定值電阻的最小值；
（2）光敏電阻AB總長為10cm，如果按小明的設計，則它的測量范圍太小，所能測的冰山消融的高度太小，實際應用價值不大．

解答 解：
（1）由圖知，光敏變阻器與定值電阻R₀串聯(lián)，電壓表測光敏電阻兩端電壓，
閉合開關，電壓表示數(shù)在增大時，由串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大可知，光敏電阻阻值R變大，此時冰山高度應降低；
當激光照射在光敏變阻器最下端，光敏變阻器接入電路阻值R=50Ω時，電壓表示數(shù)最大，
為不損毀電壓表則最大電壓為3V，
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以此時電路電流：
I=$\frac{{U}_{V}}{R}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A，
串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，所以定值電阻R₀的電壓：
U₀=U-U_V=4.5V-3.0V=1.5V，
則定值電阻阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω；
（2）由題知，光敏變阻器的長度為10cm，如果按小明的設計測冰山下降的高度，它能顯示的冰山變化的高度太小，只有10cm．
答：（1）閉合開關，電壓表示數(shù)在增大時，冰山高度下降；定值電阻R₀的阻值至少為25Ω；
（2）能顯示冰山變化的高度太小，只有10cm．

點評 本題是一道應用性的創(chuàng)新題，難度較大，把課堂所學的電路分析、歐姆定律、電功率的公式用來解決現(xiàn)實問題，學以致用，符合新課標要求，是一道好題．