Question

13．某興趣小組設計了如圖甲所示的汽車轉身指示燈電路模型，接通相應指示燈后，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  6W”，R₀為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略不計．

（1）若讓左轉、右轉指示燈同時工作，轉向開關應與觸點3和4接通．（選填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）當轉向開關與觸點“2和3”接通時，右轉指示燈兩端實際電壓變化規(guī)律如圖乙所示．已知當右轉指示燈微弱發(fā)光時，其兩端實際電壓為U_x，消耗的實際功率為額定功率的$\frac{1}{9}$．求：右轉指示燈閃爍交替工作30秒消耗的電能是73.3，定值電阻R₀的阻值是12Ω．（指示燈的電阻不變）

Answer 1

分析 （1）據(jù)電路分析即可，及需要讓兩個指示燈都接入電路即可；
（2）①計算出指示燈兩種功率下的工作時間，而后據(jù)公式W=Pt計算電能即可；
②據(jù)燈泡的規(guī)格可以計算出燈泡的電阻，據(jù)燈泡的電阻和燈泡的實際功率可以計算出燈泡的實際電流，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，若想使得兩個指示燈都工作，所以應該讓兩個指示燈同時接入電路，故應將開關與觸點3和4接通；
（2）①此時燈泡發(fā)出微弱的光時的功率是：P′=$\frac{1}{9}$ P=$\frac{1}{9}$×6W=$\frac{2}{3}$W；
故據(jù)圖乙可知，每1.5s的時間，指示燈6W工作時間是0.5s，$\frac{2}{3}$W工作時間還是1s，故指示燈工作30s，以6W功率工作的時間是t₁=$\frac{30}{1.5}$×0.5=10s，所以以$\frac{2}{3}$W工作的時間是t₂=30s-10s=20s；
故以6W功率消耗的電能是W₁=Pt₁=6W×10s=60J；
故以$\frac{2}{3}$W功率消耗的電能是W₂=P′t₂=$\frac{2}{3}$W×20s=13.3J；
故總共消耗的電能是：W=60J+13.3J=73.3J；
②據(jù)指示燈規(guī)格為“6V 6W”且燈泡的電阻不變，可知，燈泡的電阻是R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
當指示燈為$\frac{2}{3}$W時，據(jù)P=I²R可知，I=$\frac{1}{3}$A；
故此時燈泡的電壓是：U=IR=$\frac{1}{3}$A×6Ω=2V，所以定值電阻的電壓是：U′=6V-2V=4V；
故定值電阻的阻值是：R₀=$\frac{{U}^{′}}{I}$=$\frac{4V}{\frac{1}{3}A}$=12Ω；
答：（1）若讓左轉、右轉指示燈同時工作，轉向開關應與觸點3和4接通；
（2）當轉向開關與觸點“2和3”接通時，①右轉指示燈閃爍交替工作30秒消耗的電能73.3J；②定值電阻R₀的阻值12Ω．

點評 本題考查電阻、電功、電功率的計算，關鍵是公式及其變形的應用和串聯(lián)電路電壓和電流特點的理解，該題難度較大