Question

5．圖甲為汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路模型，電源電壓恒為6伏，指示燈的規(guī)格均為“6V 3W”，R₀為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略，不考慮指示燈電阻隨溫度的變化．當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”剛接通時(shí)，電磁鐵中有電流通過，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較暗，接著，銜鐵被吸下，觸點(diǎn)A與B接通，電磁鐵和電阻R₀被短路，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較亮，此時(shí)，由于電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵被彈簧拉上去，觸點(diǎn)A與B分離，電磁鐵中又有電流通過，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，右轉(zhuǎn)指示燈會較暗、較亮交替閃爍，上述過程中，右轉(zhuǎn)指示燈兩端電壓變化規(guī)律如圖乙所示．

（1）當(dāng)車輛打開“雙閃”，即左、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)閃爍時(shí)，轉(zhuǎn)向開關(guān)應(yīng)與觸點(diǎn)3和4接通．
（2）觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，通過右轉(zhuǎn)指示燈的電流；
（3）右轉(zhuǎn)指示燈交替工作1分鐘整個(gè)電路消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)工作時(shí)開關(guān)的位置；
（2）知道指示燈的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出指示燈的電阻；觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，燈泡發(fā)光較暗，兩端的電壓較小，由圖乙可知指示燈兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出通過右轉(zhuǎn)指示燈的電流；
（3）觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，根據(jù)P=UI求出電路的總功率，觸點(diǎn)A、B接通時(shí)燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，電路的總功率即為燈泡的額定功率，根據(jù)圖乙可知1min內(nèi)兩者的工作時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出兩者消耗的電能，兩者之和即為整個(gè)電路消耗的電能．

解答 解：
（1）由電路圖可知，轉(zhuǎn)向開關(guān)接3和4時(shí)，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)工作，此時(shí)左、右轉(zhuǎn)指示燈會同時(shí)閃爍；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，指示燈的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，右轉(zhuǎn)指示燈和R₀串聯(lián)，燈泡發(fā)光較暗，燈泡兩端的電壓較小，
由圖乙可知，指示燈兩端的電壓U_L′=1.2V，則通過右轉(zhuǎn)指示燈的電流：
I_L′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.2V}{12Ω}$=0.1A；
（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，電路的總功率P₁=UI_L′=6V×0.1A=0.6W；
觸點(diǎn)A、B接通時(shí)，電磁鐵和電阻R₀被短路，燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，則電路的總功率P₂=3W；
由圖乙可知，一個(gè)工作周期的時(shí)間為1.5s，以較小功率P₁工作的時(shí)間為1s，以較大功率P₂工作的時(shí)間為0.5s；
1min內(nèi)工作周期的個(gè)數(shù)：n=$\frac{60s}{1.5s}$=40個(gè)，
以較小功率P₁的工作時(shí)間t₁=40×1s=40s，以較大功率P₂的工作時(shí)間t₂=40×0.5s=20s，
右轉(zhuǎn)指示燈交替工作1分鐘整個(gè)電路消耗的電能：
W_總=P₁t₁+P₂t₂=0.6W×40s+3W×20s=84J．
答：（1）3和4；
（2）觸點(diǎn)A、B分離時(shí)，通過右轉(zhuǎn)指示燈的電流為0.1A；
（3）右轉(zhuǎn)指示燈交替工作1分鐘整個(gè)電路消耗的電能為84J．

點(diǎn)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(diǎn)、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(shí)間和微弱發(fā)光時(shí)的時(shí)間．