Question

1．某興趣小組設(shè)計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，指示燈規(guī)格為“6V 3W”，R₀為定值電阻，電磁鐵線圈及鐵的阻值忽略不計．
（1）若讓左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時工作，轉(zhuǎn)向開關(guān)應(yīng)與觸點3和4接通．（選填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）當轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點“2和3”接通時，右轉(zhuǎn)指示燈兩端實際電壓變化規(guī)律如圖乙所示．已知當右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時，其兩端實際電壓為U，消耗的實際功率為額定功率的$\frac{1}{25}$．
求：①當右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時，它兩端的實際電壓U_x；
②定值電阻R₀的阻值（指示燈的電阻不變）；
③右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30s消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時工作時開關(guān)的位置；
（2）①知道指示燈的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出指示燈的電阻，根據(jù)題意求出當右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時指示燈的實際功率，再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡兩端的實際電壓；
②根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出R₀的阻值；
③由圖乙可知，交替工作的周期和一個周期內(nèi)加熱時間，據(jù)此求出右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30s內(nèi)正常發(fā)光的時間，進一步求出微弱發(fā)光的時間，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出正常發(fā)光消耗的電能和微弱發(fā)光時消耗的電能，兩者之和即為共消耗電能．

解答 解：（1）由電路圖可知，轉(zhuǎn)向開關(guān)接3和4時，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時工作；
（2）①由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，指示燈的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
當右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時，指示燈的實際功率：
P_L實=$\frac{1}{25}$P_L=$\frac{1}{25}$×3W=0.12W，
則燈泡兩端的實際電壓：
U_x=$\sqrt{{P}_{L實}{R}_{L}}$=$\sqrt{0.12W×12Ω}$=1.2V；
②因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓：
U₀=U-U_x=6V-1.2V=4.8V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{L}}$，即$\frac{4.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{1.2V}{12Ω}$，
解得：R₀=48Ω；
③由圖乙可知，交替工作的周期為1.5s，一個周期內(nèi)加熱時間為0.5s，
則右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30s內(nèi)，
正常發(fā)光的時間t₁=$\frac{30s}{1.5s}$×0.5s=10s，微弱發(fā)光的時間t₂=t-t₁=30s-10s=20s，
由P=$\frac{W}{t}$可得，正常發(fā)光消耗的電能：
W₁=P_Lt₁=3W×10s=30J，
微弱發(fā)光時消耗的電能：
W₂=P_L實t₂=0.12W×20s=2.4J，
共消耗電能：
W=W₁+W₂=30J+2.4J=32.4J．
答：（1）3和4；
（2）①當右轉(zhuǎn)指示燈微弱發(fā)光時，它兩端的實際電壓為1.2V；
②定值電阻R₀的阻值為48Ω；
③右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作30s消耗的電能為32.4J．

點評 本題考查了電路連接的判斷和電功率公式、串聯(lián)電路的特點、歐姆定律、電功公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是從圖象中得出指示燈正常工作的時間和微弱發(fā)光時的時間．