Question

9．小明想对小区路灯进行自动化管理，设计电路如下图所示．光敏电阻R₂的阻值随光照强度降低而减小，当控制电路中电流增大到一定值时，衔铁被电磁铁吸引接通工作电路，路灯L 点亮．反之，当光照度增强到一定值时，路灯L 熄灭．
（1）路灯L 标有“220V  40W”字样，则该路灯正常工作时通过的电流是0.18安．（结果精确到0.01 ）

光照强度 （勒克斯）	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R2 阻值（欧）	10	15	20	26	40	60

（2）光敏电阻R₂的阻值与光照强度之间的关系如上表所示．控制电路的电源电压为4.5 伏，当光照强度为15勒克斯时，光敏电阻R₂两端的电压等于3 伏，请计算定值电阻R₁的阻值（电磁铁中线圈电阻不计）．
（3）控制电路中的电池组在使用一段时间后电压会下降，需定期更换，如果不更换将会出现什么现象，并说明理由：因为电池组电压下降会导致光敏电阻两端电压下降，串联电路中R₁阻值不变，要使光敏电阻R₂两端电压达到3伏，光敏电阻R₂的阻值必须增大，所以要在光照度更小时才能实现．

Answer 1

分析 （1）知道路灯的额定电压、额定功率，灯泡正常工作电压等于额定电压，功率等于额定功率，利用P=UI计算正常工作的电流；
（2）由表格中数据可以知道不同光照下光敏电阻的阻值，已知光敏电阻和两端电压，利用欧姆定律求电路电流；求出R₁两端的电压，再利用欧姆定律求R₁阻值；
（3）电池组电压下降会导致光敏电阻两端电压下降，串联电路中R₁阻值不变，要使光敏电阻R₂两端电压达到3伏，光敏电阻R₂的阻值必须增大，所以要在光照度更小时才能实现．

解答 解：
（1）由“220V  40W”知，灯泡正常工作电压U=U_额=220V，功率P=P_额=40W，
正常工作的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{40W}{220V}$≈0.18A；
（2）由图知，控制电路中，R₁与R₂串联，
查表可知，当光照度为15勒克斯时，光敏电阻R₂的阻值为20Ω，
电路电流为：I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，
定值电阻两端电压为：U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V
定值电阻阻值为：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
（3）因为电池组电压下降会导致光敏电阻两端电压下降，串联电路中R₁阻值不变，要使光敏电阻R₂两端电压达到3伏，光敏电阻R₂的阻值必须增大，所以要在光照度更小时才能实现．
故答案为：（1）0.18；（2）定值电阻R₁的阻值为10Ω；（3）因为电池组电压下降会导致光敏电阻两端电压下降，串联电路中R₁阻值不变，要使光敏电阻R₂两端电压达到3伏，光敏电阻R₂的阻值必须增大，所以要在光照度更小时才能实现．

点评 此题考查了电功率公式、欧姆定律的应用以及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，要求灵活应用相关知识．