Question

15．某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路模型，接通相應(yīng)指示燈后，該指示燈會亮、暗（微弱發(fā)光）交替閃爍發(fā)光．電路中電源電壓恒為6伏，指示燈的規(guī)格為“6V  3W”，R0為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略不計(jì)．

（1）若讓左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)工作，轉(zhuǎn)向開關(guān)應(yīng)與觸點(diǎn)接通3和4．（選填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）當(dāng)動觸點(diǎn)A和靜觸點(diǎn)B相碰在一起時(shí)，電阻R₀處于開路狀態(tài)．（選填“通路”、“開路”、“短路”）
（3）當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”接通時(shí)，右轉(zhuǎn)指示燈兩端實(shí)際電壓變化規(guī)律如圖乙所示．已知當(dāng)右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時(shí)，其兩端實(shí)際電壓為U_x，消耗的實(shí)際功率為額定功率的$\frac{1}{25}$．
求：①右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30秒消耗的電能．②定值電阻R₀的阻值．（指示燈的電阻不變）

Answer 1

分析 （1）據(jù)電路分析即可，及需要讓兩個(gè)指示燈都接入電路即可；
（2）當(dāng)動觸點(diǎn)A和靜觸點(diǎn)B相碰在一起時(shí)，電阻R₀被短路；
（3）①計(jì)算出指示燈兩種功率下的工作時(shí)間，而后據(jù)公式W=Pt計(jì)算電能即可；
②據(jù)燈泡的規(guī)格可以計(jì)算出燈泡的電阻，據(jù)燈泡的電阻和燈泡的實(shí)際功率可以計(jì)算出燈泡的實(shí)際電流，而后再據(jù)串聯(lián)電路電壓和電流的規(guī)律分析即可得出答案．

解答 解：（1）據(jù)圖可知，若想使得兩個(gè)指示燈都工作，所以應(yīng)該讓兩個(gè)指示燈同時(shí)接入電路，故應(yīng)將開關(guān)與觸點(diǎn)3和4接通；
（2）當(dāng)動觸點(diǎn)A和靜觸點(diǎn)B相碰在一起時(shí)，電阻R₀處于開路狀態(tài)；
（3）①此時(shí)燈泡發(fā)出微弱的光時(shí)的功率是：P′=$\frac{1}{25}$P=$\frac{1}{25}$×3W=0.12W；
故據(jù)圖乙可知，每1.5s的時(shí)間，指示燈3W工作時(shí)間是0.5s，0.12W工作時(shí)間還是1s，故指示燈工作30s，以3W功率工作的時(shí)間是t₁=$\frac{30}{1.5}$×0.5=10s，所以以0.12W工作的時(shí)間是t₂=30s-10s=20s；
故以3W功率消耗的電能是W₁=Pt₁=3W×10s=30J；
故以0.12W功率消耗的電能是W₂=P′t₂=0.12W×20s=2.4J；
故總共消耗的電能是：W=32.4J；
②據(jù)指示燈規(guī)格為“6V 3W”且燈泡的電阻不變，可知，燈泡的電阻是R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（6v）^{2}}{3W}$=12Ω；
當(dāng)指示燈為0.12W時(shí)，據(jù)P=I²R可知，I=0.1A；
故此時(shí)燈泡的電壓是：U=IR=0.1A×12Ω=1.2V，所以定值電阻的電壓是：U′=6V-1.2V=4.8V；
故定值電阻的阻值是：R₀=$\frac{U′}{I}$=$\frac{4.8V}{0.1A}$=48Ω；
故答案為：（1）3和4；（2）開路；（3）當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”接通時(shí)，①右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30秒消耗的電能32.4J；②定值電阻R₀的阻值48Ω．

點(diǎn)評 本題考查電阻、電功、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用和串聯(lián)電路電壓和電流特點(diǎn)的理解，該題難度較大．