Question

城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，路灯照明耗电量约占总耗电量的15%．人类正面临能源危机，LED路灯发光效率较高，具有寿命长、环保、无污染的优点．图甲是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图．

其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈电流I与光照度E（单位勒克斯，符号lx）之间的几组实验数据如下表所示

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12
线圈中电流I/mA	21.4	27.3	30.0	31.6	32.6	33.3

当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触；当线圈A中的电流I＜30.0mA时，动触点D与静触点E、F接触．
（1）分析表格中数据，当光照度为30lx时，光敏电阻的阻值为    Ω．
（2）请根据表格中的数据在图乙中先描点，再用平滑的曲线画出光敏电阻随光照度变化的图象．
（3）白天，太阳能电池板将    能转化为    能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内．傍晚，当光照度小于    lx（勒克斯）时，路灯开始工作．
（4）在图甲中请用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作（与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉）．
（5）100瓦的LED路灯照明亮度相当于250瓦的高压钠灯．若每天平均使用10h，如果用100瓦的LED 替代250瓦的高压钠灯进行照明，则一个月（按30天计算）每杆路灯可节约电能    kW?h．

Answer 1

【答案】分析：（1）分析表格中数据得出光敏电阻的阻值与光照度的关系，将当光照度为30lx代入即可求出光敏电阻的阻值．
（2）由表格数据知，当线圈A中的电流I＜30.0mA时（光照度小于15lx），动触点D与静触点E、F接触，路灯开始工作．
（3）白天充电（动触点D与静触点G、H接触）、夜晚供电（动触点D与静触点E、F接触），据此连接电路．
（4）用公式W=Pt分别计算两种灯消耗的电能进行比较．
解答：解：（1）由实验数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而减小；且光照度变为原来的几倍，则光敏电阻的阻值就减为原来的几分之一，即：=，
所以当光照度为30lx时，
则R_x=R₁=×60Ω=10Ω；
（2）请根据表格中的数据在图乙中先描点，再描点连线，如图：

（3）白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内．由题知，当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触；当线圈A中的电流I＜30.0mA时，动触点D与静触点E、F接触，即当光照度小于15lx，路灯开始工作．
（4）电路图如右图所示：
（5）用LED灯消耗电能：
W=Pt=100×10^-3kW×10h×30=30kW?h；
用日光灯消耗电能：
W′=P′t=250×10^-3kW×10h×30=75kW?h；
可节约电能△W=W′-W=75kW?h-30kW?h=45kW?h．
故答案为：（1）10；
（3）太阳；电；15；（5）45．
点评：本题考查了学生对实验数据的分析、消耗电能（电功）的计算、电磁铁的使用、LED灯的节能、能量的转化，知识点多、复杂，属于难题．