《2025年新课程能力培养九年级物理上册人教版》

23. (6分)灯光自动控制系统是一种可以自动感知环境光强,自动调整开、关状态和灯光亮度的智能化系统,这种系统环保节能,逐渐走入我们的生活。某小组开展了“设计灯光自动控制”项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容：

【项目分解】
(1)设计光自动控制灯的开、关状态。
(2)设计光自动控制灯的亮度。
【项目实施】
(1)小组同学利用光敏开关,这是一种由半导体(选填“半导体”或“超导体”)材料制成的开关,设计了如图甲所示的电路图,根据照明需要,在无光(选填“有光”或“无光”)时,光敏开关闭合,灯泡发光,反之灯泡熄灭。
(2)经过大家讨论,为实现光自动控制灯的亮度,需要阻值随光照强度变化的光敏电阻,查阅资料后获得其阻值与光照强度的关系如表格所示(其中 $ E $ 是表示光照强度的物理量,单位为 $ cd $),设计了如图乙所示的电路图。分析表格数据,发现随着光照强度的增加,光敏电阻的阻值减小(选填“增大”或“减小”),据此某同学认为现在的设计虽然能达到光控亮度的目的,但并不合理,其不合理之处是光照强度增加，灯变亮。
经过查阅资料大家发现实际生活中的光控灯电路结构复杂得多,还有很多我们没有学到的知识,进而激发了大家进一步学习的兴趣,对未来充满期待。

【项目拓展】
目前的地铁设计中均安装了烟雾报警器,一旦有烟雾产生,烟雾报警系统就会报警,地铁随即自动减速甚至停车。“烟雾报警器”的简化原理图如图丙所示,烟雾报警器有一个外部光无法进入的烟室,其中装有激光发射器和带有光敏电阻的电路,电路中电源电压为 $ 18\ V $, $ R_{0} $ 为定值电阻, $ R $ 为光敏电阻(阻值与光照强度关系如上表所示)。
(3)开关闭合后,当烟雾进入烟室后,遮挡射向 $ R $ 的激光,当光照强度为 $ 5\ cd $ 时,电压表示数为 $ 12\ V $；当烟雾浓度达到一定程度,光照强度降低到 $ 2\ cd $ 时,使电压表示数达到15 $ V $,就会触发报警系统。
(4)烟雾报警器触发报警系统的电压保持一定,若将定值电阻 $ R_{0} $ 阻值升高,烟雾报警器会在烟雾浓度更大(选填“大”或“小”)时报警。

答案： （1）半导体 无光
（2）减小 光照强度增加，灯变亮
（3）15
（4）大