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*单位为cd)的变化如图2所示...
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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*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RP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___。
【回答】
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。
【详解】
(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。
【点睛】
本题主要考查光敏电阻的特点、电功的计算、串联电路的特点及欧姆定律的灵活运用等知识,关键能从图象上找出有用的信息,并弄清楚电磁继电器的工作原理,有一定的综合*。
知识点:欧姆定律
题型:计算题
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