Question

3．阅读短文，回答问题：
                                  光控路灯控制器
   光控制路灯控制器利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制．
   控制器中的最为常用的传感器是光敏电阻．常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器，由半导体材料制成，可用于光电转换，它的阻值是随光照强度（光照度）变化而变化的．
   如图是控制器进行路灯控制的电路原理图，其中光控开关的工作原理是：光敏电阻R₂的阻值与光照度之间的关系如表格所示，闭合开关S₁，当R₂两端电压达到3V时，开关S₂就自动连接ac，使路灯L点亮．电压达不到3V时，开关S₂就会自动连接ab．使路灯L熄灭．

光照度（勒克斯）	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R2 阻值（欧）	60	30	20	15	12	10

（1）白天光照度很强，如图，S₂应该接通ab（ab/ac），此时，S₁处于断开状态．
（2）当光线变暗时，光敏电阻R₂的两端的电压变大（变大/不变/变小），可以实现将光信号转变为电信号．
（3）如果控制电路电源电压恒为4.5V，R₁的阻值为10Ω，则当光照度为15勒克斯时，路灯刚好点亮．
（4）下列说法中不正确的是D
A．路灯L标有“220V　40W”字样，则该路灯正常工作时通过的电流约0.18A；
B．当光照度为10勒克斯时，路灯L应该发光；
C．若一个光控开关可以同时控制50只同规格的路灯，则这些灯泡一定是并联，且光控开关在干路中；
D．这种路灯的光控开关相当于定时开关，每天都在同一固定时间闭合与断开．
（5）为了响应节能环保的号召，现在要在原来的基础上适当缩短路灯工作时间，请问可以在控制电路中做怎样的变动？（R₂不允许变动）将R₁阻值调大或调低电源电压．

Answer 1

分析 （1）根据“光控制路灯控制器利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制”确定电路的状态；
（2）根据光敏电阻的特性，分析光线变暗时其电阻的变化，然后可知其两端的电压变化；
（3）已知电源电压和R₂两端电压达到3V时使路灯L点亮，可求得R₁两端电压，已知R₁的阻值，利用欧姆定律可求得电路中的电流，进而求得R₂的阻值，然后与表中数据对照即可得出光照度；
（4）已知路灯额定电压和额定功率，利用公式I=$\frac{P}{U}$得到正常工作的电流；
电源电压降低，导致用电器两端电压降低，光敏电阻阻值发生变化，所以对光的感应程度改变．
（5）由串联分压原理分析R₁的阻值变化情况或降低电源电压即可．

解答 解：（1）由光控制路灯控制器原理可知，白天光照度很强，S₂应该接通ab，此时，S₁处于闭合状态，路灯不亮．
（2）光敏电阻被光照射时电阻会变小，当光线变暗时电阻增大，则光敏电阻R₂的两端的电压变大，实现将光信号转变为电信号．
（3）R₁两端电压，U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V，
电路电流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，当光敏电阻R₂的阻值为20Ω时，光照度为15勒克斯，路灯刚好点亮．
（4）A、由P=UI可得，路灯正常工作的电流：I$\frac{P}{U}$=$\frac{40W}{220V}$≈0.18A，故A正确；
B、查表可知，当光照度为10勒克斯时，路灯L应该发光，故B正确；
C、只有在声控开关和光控开关同时闭合时，电路才会接通，所以若一个光控开关可以同时控制50只同规格的路灯，则这些灯泡一定是并联，且光控开关在干路中，故C正确；
D、由题意可知这种开关可以起到电路的通与断，但是每一天不是定时闭合和断开，而是随着光照强度的变化调节灯的亮度，故D错误．
故选D；
（5）根据串联电路的分压原理，R₁的阻值应适当调大或调低电源电压．
故答案为：
（1）ab；闭合；
（2）变大；
（3）15；
（4）D；
（5）将R₁阻值调大或调低电源电压．

点评 本题考查了电功率变形公式的应用、欧姆定律的应用和光敏电阻在现实生活中的应用，体现了物理与社会生活的密切联系．