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路灯自动控制电路

光敏电阻是一种阻值会随光照射强度的变化而明显改变的元件,它由半导体材料制成。

物理学上用光强这个物理量来表示光照射强度,国际单位为坎德拉(cd),某光敏电阻R2的阻值与光强E之间的关系如表格数据所示。

生活中,路灯的工作状态是自动控制的,其主要原件是光控开关中的光敏电阻R2。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处于断开状态,ab接触,路灯L关闭。当光强降为15cd时,R2两端的电压刚好升至3V,此时开关S2自动闭合,ac接触,路灯打开。已知控制电路的电源电压为6V

1)分析表格中的数据,根据电阻R2的阻值随光强变化的规律,空格中的电阻大小应为______Ω

2)根据表格中的数据,在坐标图上描点并作出电阻与光强关系的图像

3)当R2两端的电压为2V时,光照强度为 ______cd

4)为了节约能源,使路灯更晚一些打开,应该对控制电路做怎样的调整?(光敏电阻不更换,写出一种方法即可)______

 

(1) 15 (2)如图 (3)30 (4) 增大R1/减小电源电压 【解析】试题分析:(1)由表格数据可知,光敏电阻的阻值R2与光强E的乘积等于定值300,即R2•E=300,所以,当光强E=20cd时,.(2)根据描点法作出电阻与光强关系的图象,如图所示: (3)当光强降为15cd时,R2两端的电压刚好升至3V,此时开关S2自动闭合,ac接触,路灯打开.当光强为15cd时,R2两端的电压为3V时,由表格数据可知R2=20Ω,由于控制电路的电源电压为6V,根据串联电路的特点可知,R1两端的电压U1=U-U2=6V-3V=3V;根据串联分压的规律可得,所以.当R2两端电压为2V时,R1两端的电压U1′=U-U2′=6V-2V=4V,根据串联分压的规律可得,则此时光敏电阻的阻值,再根据R2•E=300可得,此时的光照强度.(4)由图象可知,光敏电阻的电阻随光照强度的减小而增大;当路灯更晚一些打开时,光照强度更低,R2的阻值越大,由串联电路的分压特点可知,R2两端的电压越大,仍然要在R2两端的电压为3V时打开路灯,应降低R2两端的电压;由于光敏电阻R2不更换,根据可知,可以增大R1的阻值或减小电源电压.故答案为:(1)C;(2)15;(3)如上图所示;(4)30;(5)增大R1的阻值或减小电源电压. 考点:欧姆定律的应用.  
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考点分析:
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如图所示电路用的是等效替代法测量未知电阻阻值。

其中Rx是待测电阻(阻值大约几百欧),R是滑动变阻器,R0 是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx),请根据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐。

1)按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大。

2)只闭合开关S1______,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I

3)只闭合开关S1______,同时调节______(选填滑动变阻器电阻箱),使电流表的示数为______

4)读出______,即可知道Rx的阻值。

 

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甲、乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”。实验室提供的实验器材有:电源电压恒为45V,电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,两只滑动变阻器规格分别为“20Ω 2 A”和“50Ω 1A”,小灯泡一只正常发光时电压为25V,导线若干。

1甲小组探究“电流与电压的关系”:

①请你根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。

②连接电路时,开关应当______;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该滑至最______左/右端。

③他们将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是______写出一条即可

④排除故障后进行实验得到的数据如下表,由此可得到的实验结论是______

电压U/V

10

15

30

电流I/A

02

03

06

2乙小组探究“电流与电阻的关系”:

①将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为15V,并记下相应的电流值。当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,滑片应向______填“左”或“右”端移动直到电压表的示数为______V,读出电流表的示数。

②为了完成用四个定值电阻进行的实验,应选择滑动变阻器的规格是______

③他们用小灯泡替换定值电阻,移动滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为______Ω保留一位小数

 

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如图是小明探究串联电路电流特点的实验电路图:

1)实验中,选择两个小灯泡的规格应该是______的(填相同不相同)。

2)下表是某同学在实验中测得的三个不同位置的电流值,有一个位置的电流测量明显有误,其电流值是______,造成错误的原因是______

电流表的位置
 

A
 

B
 

C
 

电流I/A
 

032
 

032
 

16
 

 

3)甲、乙两位同学在分组实验中,闭合开关前,他们的电流表指针均指在零刻度处。 当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动分别出现了如图甲、乙所示的两种情况。 则甲的问题是:______;乙的问题是:______

4)实验中某同学发现两个串联的小灯泡中,一个发光,一个不发光,造成其中一个小灯泡不发光的原因可能是( )

A.通过灯泡的电流小

B.灯泡的灯丝断了

C.灯泡被短路

D.小灯泡靠近负极

5)实验结束小明又借来一只电压表探究串联电路电压特点,他先将电压表正确接在AB两点间测出了L1的电压,接着将电压表接A的导线改接到C点测L2的电压,你认为他的做法______(选填正确错误)。

 

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在探究影响导体电阻大小的因素时,小兵、小红两位同学作出了如下猜想:

①导体的电阻与导体的长度有关;

②导体的电阻与导体的横截面积有关;

③导体的电阻与导体的材料有关。

实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如下表

编号

材料

长度/m

横截面积/mm2

A

镍铬合金

05

05

B

镍铬合金

10

05

C

镍铬合金

05

10

D

锰铜合金

 

10

1为了验证上述猜想,他们设计了如图所示的实验电路。在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察______来比较导体电阻的大小,这里运用了______法。

2为了验证上述猜想①,应该选用编号为______的两根电阻丝分别接入电路进行实验。

3分别将A和C两电阻丝接入电路中M、N两点间,发现C接入电路时电流表示数较大,由此可知:当材料和长度相同时,导体横截面积越______,电阻越大。

4为了探究电阻大小与导体材料的关系,导体D的长度应为______m。

 

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随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中之一。热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变,图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0002A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 03A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列小题:

1)将此电路放入温度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100Ω,此时电流表的读数为001A,求电源电压;

2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围;

3)此电路能测量的最高环境温度为多少?

 

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