Question

7．夜幕下，扬州“第一大道”文昌路边LED灯将道路照得犹如白昼，这种LED灯是通过光电转换来供电的．如图是扬州某小区利用太阳能给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，符合lx）之间的几次实验数据如表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12	10
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．
（1）由表格中数据可知，光敏的阻值R随光照度E的增强而减小．
（2）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．傍晚，当光照度小于15lx（勒克斯）时，路灯开始工作．
（3）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）．
（4）一只功率为6W的LED灯，通电后其发光亮度相当于30W的日光灯．某间教室有24盏30W的日光灯，每天平均使用2h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月（按30天计算）可节约电能34.56kW•h．

Answer 1

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；
（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能；
（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，接通电路，路灯开始工作，由表格数据可知光照度；
（4）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；
（5）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；
（2）白天太阳能电池板将太阳能转化为电能，储存在大容量蓄电池内；
光敏电阻的阻值随光照度增加而减小，由题知，当线圈中的电流I≥30.0mA时（R电阻大于等于20Ω），动触点D与静触点G、H接触，接通电路，路灯开始工作，由表格数据可知光照度应小于15lx（勒克斯）；
（3）为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大．夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁．电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制．所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流．故设计电路如图：
；
（2）由P=$\frac{W}{t}$
用LED灯消耗电能：W=Pt=6×24×10^-3kW×2h×30=8.64kW•h，
用日光灯消耗电能：W′=P′t=30×24×10^-3kW×2h×30=43.2kW•h，
节约的电能：W′-W=43.2kW•h-8.64kW•h=34.56kW•h．
答：（1）减小；（2）太阳；电；15；（3）见上图；（4）34.56．

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、实物电路图的连接，明白电磁继电器工作的原理和从题干中得出有用的信息是关键，考查知识点多，有一定难题．