Question

3．閱讀短文，回答問題：
                                  光控路燈控制器
   光控制路燈控制器利用光照的強度作為路燈的起控點，實現(xiàn)光線較亮時，自動關閉，晚上光線較暗時，自動開啟路燈的控制．
   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，由半導體材料制成，可用于光電轉換，它的阻值是隨光照強度（光照度）變化而變化的．
   如圖是控制器進行路燈控制的電路原理圖，其中光控開關的工作原理是：光敏電阻R₂的阻值與光照度之間的關系如表格所示，閉合開關S₁，當R₂兩端電壓達到3V時，開關S₂就自動連接ac，使路燈L點亮．電壓達不到3V時，開關S₂就會自動連接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，如圖，S₂應該接通ab（ab/ac），此時，S₁處于斷開狀態(tài)．
（2）當光線變暗時，光敏電阻R₂的兩端的電壓變大（變大/不變/變�。�，可以實現(xiàn)將光信號轉變?yōu)殡娦盘枺?br />（3）如果控制電路電源電壓恒為4.5V，R₁的阻值為10Ω，則當光照度為15勒克斯時，路燈剛好點亮．
（4）下列說法中不正確的是D
A．路燈L標有“220V　40W”字樣，則該路燈正常工作時通過的電流約0.18A；
B．當光照度為10勒克斯時，路燈L應該發(fā)光；
C．若一個光控開關可以同時控制50只同規(guī)格的路燈，則這些燈泡一定是并聯(lián)，且光控開關在干路中；
D．這種路燈的光控開關相當于定時開關，每天都在同一固定時間閉合與斷開．
（5）為了響應節(jié)能環(huán)保的號召，現(xiàn)在要在原來的基礎上適當縮短路燈工作時間，請問可以在控制電路中做怎樣的變動？（R₂不允許變動）將R₁阻值調大或調低電源電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“光控制路燈控制器利用光照的強度作為路燈的起控點，實現(xiàn)光線較亮時，自動關閉，晚上光線較暗時，自動開啟路燈的控制”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R₂兩端電壓達到3V時使路燈L點亮，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，進而求得R₂的阻值，然后與表中數(shù)據(jù)對照即可得出光照度；
（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，導致用電器兩端電壓降低，光敏電阻阻值發(fā)生變化，所以對光的感應程度改變．
（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，S₂應該接通ab，此時，S₁處于閉合狀態(tài)，路燈不亮．
（2）光敏電阻被光照射時電阻會變小，當光線變暗時電阻增大，則光敏電阻R₂的兩端的電壓變大，實現(xiàn)將光信號轉變?yōu)殡娦盘枺?br />（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，當光敏電阻R₂的阻值為20Ω時，光照度為15勒克斯，路燈剛好點亮．
（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，當光照度為10勒克斯時，路燈L應該發(fā)光，故B正確；
C、只有在聲控開關和光控開關同時閉合時，電路才會接通，所以若一個光控開關可以同時控制50只同規(guī)格的路燈，則這些燈泡一定是并聯(lián)，且光控開關在干路中，故C正確；
D、由題意可知這種開關可以起到電路的通與斷，但是每一天不是定時閉合和斷開，而是隨著光照強度的變化調節(jié)燈的亮度，故D錯誤．
故選D；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，R₁的阻值應適當調大或調低電源電壓．
故答案為：
（1）ab；閉合；
（2）變大；
（3）15；
（4）D；
（5）將R₁阻值調大或調低電源電壓．

點評 本題考查了電功率變形公式的應用、歐姆定律的應用和光敏電阻在現(xiàn)實生活中的應用，體現(xiàn)了物理與社會生活的密切聯(lián)系．