Question

4．閱讀短文，回答問題：
光控制路燈控制器
光控制路燈控制器利用光照的強(qiáng)度作為路燈的起控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光線較亮?xí)r，自動(dòng)關(guān)閉，晚上光線較暗時(shí)，自動(dòng)開啟路燈的控制．
控制器中的最為常用的傳感器是光敏電阻．常用的光敏電阻器是硫化鎘光敏電阻器，由半導(dǎo)體材料制成，可用于光電轉(zhuǎn)換，它的阻值是隨光照強(qiáng)度（光照度）變化而變化的．
如圖是控制器進(jìn)行路燈控制的電路原理圖，其中光控開關(guān)的工作原理是：光敏電阻R₂的阻值與光照度之間的關(guān)系如表格所示，閉合開關(guān)S₁，當(dāng)R₂兩端電壓達(dá)到3V時(shí)，開關(guān)S₂就自動(dòng)連接ac，使路燈L 點(diǎn)亮．電壓達(dá)不到3V時(shí)，開關(guān)S₂ 就會(huì)自動(dòng)連接ab．使路燈L熄滅．

光照度（勒克斯）	5	10	15	20	25	30
光敏電阻R2 阻值（歐）	60	30	20	15	12	10

（1）白天光照度很強(qiáng)，如圖，S₂應(yīng)該接通ab（ab/ac），此時(shí)，S₁處于閉合狀態(tài)．
（2）當(dāng)光線變暗時(shí)，光敏電阻R₂的兩端的電壓變大（變大/不變/變�。�，可以實(shí)現(xiàn)將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．
（3）如果控制電路電源電壓恒為4.5V，R1的阻值為10Ω，則當(dāng)光照度為15勒克斯時(shí)，路燈剛好點(diǎn)亮．
（4）下列說法中不正確的是D
A．路燈L 標(biāo)有“220V 40W”字樣，則該路燈正常工作時(shí)通過的電流約0.18A；
B．當(dāng)光照度為10勒克斯時(shí)，路燈L應(yīng)該發(fā)光；
C．若一個(gè)光控開關(guān)可以同時(shí)控制50只同規(guī)格的路燈，則這些燈泡一定是并聯(lián)，且光控開關(guān)在干路中；
D．這種路燈的光控開關(guān)相當(dāng)于定時(shí)開關(guān)，每天都在同一固定時(shí)間閉合與斷開．
（5）為了響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，現(xiàn)在要在原來的基礎(chǔ)上適當(dāng)縮短路燈工作時(shí)間，請(qǐng)問可以在控制電路中做怎樣的變動(dòng)？（R₂不允許變動(dòng)）將R₁阻值調(diào)大或調(diào)低電源電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“光控制路燈控制器利用光照的強(qiáng)度作為路燈的起控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光線較亮?xí)r，自動(dòng)關(guān)閉，晚上光線較暗時(shí)，自動(dòng)開啟路燈的控制”確定電路的狀態(tài)；
（2）根據(jù)光敏電阻的特性，分析光線變暗時(shí)其電阻的變化，然后可知其兩端的電壓變化；
（3）已知電源電壓和R₂兩端電壓達(dá)到3V時(shí)使路燈L點(diǎn)亮，可求得R₁兩端電壓，已知R₁的阻值，利用歐姆定律可求得電路中的電流，進(jìn)而求得R₂的阻值，然后與表中數(shù)據(jù)對(duì)照即可得出光照度；
（4）已知路燈額定電壓和額定功率，利用公式I=$\frac{P}{U}$得到正常工作的電流；
電源電壓降低，導(dǎo)致用電器兩端電壓降低，光敏電阻阻值發(fā)生變化，所以對(duì)光的感應(yīng)程度改變．
（5）由串聯(lián)分壓原理分析R₁的阻值變化情況或降低電源電壓即可．

解答 解：（1）由光控制路燈控制器原理可知，白天光照度很強(qiáng)，S₂應(yīng)該接通ab，此時(shí)，S₁處于閉合狀態(tài)，路燈不亮．
（2）光敏電阻被光照射時(shí)電阻會(huì)變小，當(dāng)光線變暗時(shí)電阻增大，則光敏電阻R₂的兩端的電壓變大，實(shí)現(xiàn)將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．
（3）R₁兩端電壓，U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V，
電路電流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
查表可知，當(dāng)光敏電阻R₂的阻值為20Ω時(shí)，光照度為15勒克斯，路燈剛好點(diǎn)亮．
（4）A、由P=UI可得，路燈正常工作的電流：I$\frac{P}{U}$=$\frac{40W}{220V}$≈0.18A，故A正確；
B、查表可知，當(dāng)光照度為10勒克斯時(shí)，路燈L應(yīng)該發(fā)光，故B正確；
C、只有在聲控開關(guān)和光控開關(guān)同時(shí)閉合時(shí)，電路才會(huì)接通，所以若一個(gè)光控開關(guān)可以同時(shí)控制50只同規(guī)格的路燈，則這些燈泡一定是并聯(lián)，且光控開關(guān)在干路中，故C正確；
D、由題意可知這種開關(guān)可以起到電路的通與斷，但是每一天不是定時(shí)閉合和斷開，而是隨著光照強(qiáng)度的變化調(diào)節(jié)燈的亮度，故D錯(cuò)誤．
故選D；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，R₁的阻值應(yīng)適當(dāng)調(diào)大或調(diào)低電源電壓．
故答案為：（1）ab；閉合；（2）變大；（3）15；（4）D；（5）將R₁阻值調(diào)大或調(diào)低電源電壓．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率變形公式的應(yīng)用、歐姆定律的應(yīng)用和光敏電阻在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系．