Question

硫化镉（CdS）是一种光敏材料，其电阻值R随光照强度E（E越大表示光照越强，其国际单位为cd）的变化如图2所示。某展览厅（如图1所示）为保护展品。采用这种材料设置了调光天窗。当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图3所示，R₀为定值电阻，R为CdS电阻，P为电磁铁，其线圈电阻R_P为10Ω，当电流达到0.06A时能吸合衔铁。已知电源电压U₁＝12V，U₂＝220V，则：

（1）图2中R随光照强度E变大而_____（选填“增大”或“减小”）。

（2）图3中的L代表的是并联安装在展厅内的10盏“220V 10W”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能_____kW•h。

（3）若要缩短节能灯点亮的时间，可换用阻值较_____（选填“大”或“小”）的R₀。

（4）当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，求R₀的阻值___。

Answer

减小 0.4 小 70Ω

【解析】

（1）由图2可知，电阻值R随光照强度E的变化规律；

（2）先求出10盏节能灯的总功率，又知道正常工作时间，根据W＝Pt求出这些节能灯共消耗电能；

（3）为缩短路灯点亮时间，在设置时将光敏电阻的光照强度减小，结合图象和电磁铁能吸合衔铁的电流不变，利用欧姆定律判断即可；

（4）当外界光照强度达到1cd时，根据图象可以看出R的阻值，根据欧姆定律的变形公式求出总电阻，再利用串联电路电阻特点求出R0的阻值。

（1）由图2可知，R随光照强度E变大而减小。

（2）10盏节能灯的总功率：

P＝10P1＝10×10W＝100W＝0.1kW，

则这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能：

W＝Pt＝0.1kW×4h＝0.4kW•h。

（3）若要缩短节能灯点亮的时间，即当外界光照更弱时，电磁铁才能吸合衔铁，节能灯才能工作；由图2可知，当光照强度E减小时，R的阻值变大，而电磁铁能吸合衔铁的电流不变，电源电压不变，则电路总电阻不变，故应换用阻值较小的R0。

（4）当外界光照强度达到1cd时，由图2可知，R＝120Ω，当电动卷帘便开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.06A，由得，电路总电阻：

R总＝＝200Ω，

根据串联电路电阻规律可知，R0的阻值：

R0＝R总﹣R﹣RP＝200Ω﹣120Ω﹣10Ω＝70Ω。