《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

五、综合应用题
跨学科融合 在综合实践课上，某小组开展了利用光敏电阻设计一款能够为我们的日常生活提供便利的产品的活动。
【任务一】了解光敏电阻的种类
同学们查阅到的光敏电阻的种类如下：
紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉等光敏电阻器，用于探测紫外线；
红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅等光敏电阻器，广泛用于天文探测、非接触测量、人体病变探测和工农业生产中；
可见光光敏电阻器：包括硅、锗、硫化锌等光敏电阻器，主要用于各种光电控制系统，如航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，烟雾报警器、光电跟踪系统等方面。
(1)光敏电阻是半导体材料(选填“导体”“绝缘体”或“半导体材料”)。
(2)现在有些楼道内安装了光敏电阻来控制楼道照明灯，当有人通过楼道时，照明灯就会自动亮起，这种光敏电阻属于红外(选填“红外”“紫外”或“可见光”)光敏电阻器。
【任务二】利用光敏电阻设计产品
同学们想设计一个火灾自动报警装置，于是在网上购买了一个红外光敏电阻。已知光敏电阻的阻值与红外线强度变化的对应关系如下表所示($E$为红外线强度，$cd$表示其单位)。设计的电路图如图17-综-20所示，$R$是电阻箱，$R_P$是光敏电阻，电源电压恒为$9\ V$，且当$a$、$b$两点间的电压等于或大于$6\ V$时，就会触发自动报警装置。

(1)若设定红外线强度为$3\ cd$时启动自动报警装置，则电阻箱的阻值应调到12$\Omega$。
(2)按照(1)设定后，某次监测电路检测到$a$、$b$两点间的电压为$3.6\ V$，可知此时红外线强度约为1$cd$。
(3)若要使红外线强度更弱时，也能启动自动报警装置，则需要增大(选填“增大”或“减小”)电阻箱的阻值。
【任务三】光敏电阻功能设计
若可见光光敏电阻器的阻值随光照强度的增加而减小，设想将一个灯泡和一个可见光光敏电阻串联后接到合适的电源上，实现白天灯灭、晚上灯亮的自动控制功能。他的设计可行吗？答：不可行。

答案： 五、[任务一]
(1)半导体材料
(2)红外[任务二]
(1)12
(2)1
(3)增大[任务三]不可行[解析][任务一]
(1)可见光光敏电阻器包括硅、锗、硫化锌等光敏电阻器，它是由半导体材料制成的；
(2)人体会向外辐射红外线，应选用红外光敏电阻器来控制，这样晚上有人通过楼道时，灯就会亮；[任务二]
(1)光敏电阻与电阻箱串联。若小明设定红外线强度为3cd时，由表格可知光敏电阻阻值为6Ω，而监测电路检测到a、b两端的电压等于或大于6V时，就会触发自动报警装置，根据串联电路电压特点可知，此时光敏电阻两端的电压等于或小于3V，根据电路的分压原理可知，电阻箱的阻值应调到2×6Ω = 12Ω；
(2)按照
(1)述设定后，某次监测电路检测到a、b两端的电压为3.6V，由于光敏电阻与电阻箱部分串联，所以通过的电流相等，即：$\frac{3.6V}{12Ω}$ = $\frac{9V - 3.6V}{R}$，解得R = 18Ω，通过表格可以查到此时红外强度大约为1cd；
(3)由于光敏电阻与电阻箱串联，若要使红外线强度更弱，则光敏电阻的阻值变大，由于a、b两端的电压不变，根据串联电路的分压特点可知，需要增大电阻箱的阻值；[任务三]白天入射光强，电阻减小，根据串联分压原理，灯两端电压增大，灯变亮；晚上入射光弱，电阻增大，根据串联分压原理，灯两端电压减小，灯变暗。将一个灯泡和一个可见光光敏电阻串联后接到合适的电源上，想实现白天时灯灭，晚上时灯亮的自动控制功能，是不能实现的，故不可行。