Question

小明想對小區路燈進行自動化管理，設計電路如圖所示．其中光控開關的工作原理是：閉合開關S₁，當光照度降低時，光敏電阻R₂的阻值增大，其兩端電壓也隨之變大，當電壓達到3 伏時，開關S₂就自動連接ac，使路燈L 點亮．反之，當光照度增強到一定值時，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	60	30	20	15	12	10

（1）路燈L 標有“220v 40W”字樣，則該路燈正常工作時通過的電流是______安．（結果精確到0.01 ）
（2）光敏電阻R₂的阻值與光照度之間的關系如上表所示．控制電路的電源電壓為4.5 伏，當光照度為15 勒克斯時，光敏電阻R₂兩端的電壓等于3 伏，請計算定值電阻R₁的阻值，
（3）控制電路中的電池組在使用一段時間后電壓會下降，需定期更換，否則會導致路燈比平常天色更暗些才能點亮．請說明理由：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知路燈額定電壓和額定功率，利用公式I=得到正常工作的電流；
（2）由表格中數據可以知道不同光照下光敏電阻的阻值，已知光敏電阻和兩端電壓，可以得到電路電流；已知電路電流和電源電壓，可以得到總電阻，已知總電阻和光敏電阻阻值，兩者之差就是定值電阻阻值；
（3）電源電壓降低，導致用電器兩端電壓降低，光敏電阻阻值發生變化，所以對光的感應程度改變．
解答：解：
（1）∵P=UI
∴路燈正常工作的電流為I==≈0.18A；
（2）查表可知，當光照度為15勒克斯時，光敏電阻R₂的阻值為20Ω
電路電流為I===0.15A，
定值電阻兩端電壓為U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V
定值電阻阻值為R₁===10Ω；
（3）因為電池組電壓下降會導致光敏電阻兩端電壓下降，串聯電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時才能實現．
故答案為：
（1）0.18；
（2）10Ω；
（3）因為電池組電壓下降會導致光敏電阻兩端電壓下降，串聯電路中R₁阻值不變，要使光敏電阻R₂兩端電壓達到3伏，光敏電阻R₂的阻值必須增大，所以要在光照度更小時才能實現．
點評：此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實生活中的應用，體現了物理與社會生活的密切聯系．