题目

为倡导节能环保，某科研机构设计了新型路灯．工作原理如图所示，控制电路中R2为半导体硅制成的光敏电阻，R2阻值随光强（国际单位坎德拉，符号：cd）变化的规律如下表所示，工作电路中开关S2的状态由R2两端的电压决定，光照足够强时，R2两端的电压很小，开关S2和与b点接触，处于断开状态，路灯L关闭；当光强降为20cd时，R2两端的电压刚好升至2V，开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作．已知，控制电路和工作电路中电源电压分别为6V和220V，路灯L正常工作时流为1A．光强/cd510202540… 电阻/Ω40201085…求： （1） 若路灯L每天正常工作8小时，其消耗的电能； （2） 工作电路刚好接通时，R1接入电路的阻值 （3） 保持R1接入电路的阻值不变，当R2两端的电压为1V时，R2的阻值是多大？分析表格中光强与电阻数据的规律，确定此时光强是多大 （4） 为了节约能源，使路灯L要晚一些打开，应怎样调节R1 答案： 解：由题路灯两端电压U=220V，正常工作电流1A，所以正常工作8小时消耗的电能：W=UIt=220V×1A×8×3600s=6.336×106J； 当光强度为20cd时，R2两端的电压刚好升至2V，开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作．由表格数据可知，当光照强度为20cd时，R2的阻值为10Ω，由图控制电路R1与R2串联，所以I1=I2=U2R2=2V10Ω=0.2A，U1=U′﹣U2=6V﹣2V=4V，所以R1=U1I1=4V0.2A=20Ω； 保持R1接入电路的阻值不变，当R2两端的电压为1V时，U1′=U′﹣U2′=6V﹣1V=5V，所以I2′=I1′=U1'R1=5V20Ω=0.25A，R2的阻值：R2=U2'I2'=1V0.25A=4Ω；由表格数据可知，R2的电阻与光强成反比，由表格第一次电阻40Ω时，光强为5cd，则电阻为4Ω时，光强为50cd； 使路灯L要晚一些灯打开，即光强变小，R2阻值变大，为使其电压仍为2V时接通工作电路，根据串联电路的分压原理，R1的阻值应适当调大．

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