Question

【題目】某校科技小組設(shè)計（如圖甲所示的汽車轉(zhuǎn)向燈電路模型原理圖，接通相應(yīng)指示燈后，該指示燈會亮（正常發(fā)光）、暗（微弱發(fā)光）交替閃爍．電路中電源電壓12V不變，指示燈的規(guī)格為“12V 6W”，R0為定值電阻，左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)指示燈單獨(dú)閃爍時，電壓表兩端實(shí)際電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示．設(shè)指示燈的電阻不變，電磁鐵線圈及銜鐵的電阻值不計．求：
①指示燈的電阻；
②轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“3”和“4”接觸時，指示燈正常發(fā)光狀態(tài)下通過銜鐵的電流；
③轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時，指示燈微弱發(fā)光狀態(tài)下的實(shí)際電功率；
④轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時，指示燈交替閃爍工作1min消耗的電能．

Answer 1

【答案】解：①由P= 得指示燈的電阻：
RL= = =24Ω；
②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；
由P=UI可知指示燈處于正常發(fā)光時通過電流IL= = =0.5A；
則通過銜鐵的電流I=2IL=2×0.5A=1A；
③轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時，由圖乙可知當(dāng)指示燈微弱發(fā)光時R0兩端的電壓為U0=9.6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以指示燈兩端的電壓：
UL實(shí)=U﹣U0=12V﹣9.6V=2.4V，
則指示燈的實(shí)際功率：
PL實(shí)= = =0.24W；
④轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時，由圖乙可知，交替工作的周期為0.3s，一個周期內(nèi)正常發(fā)光時間為0.2s，微弱發(fā)光時間為0.1s；
則指示燈交替閃爍工作1min，
正常發(fā)光的時間t1= ×0.2s=40s，微弱發(fā)光的時間t2=t﹣t1=60s﹣40s=20s，
由P= 可得，正常發(fā)光消耗的電能：
W1=PLt1=6W×40s=240J，
微弱發(fā)光時消耗的電能：
W2=PL實(shí)t2=0.24W×20s=4.8J，
共消耗電能：
W=W1+W2=240J+4.8J=244.8J．
答：①指示燈的電阻為24Ω；②轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“3”和“4”接觸時，指示燈正常發(fā)光狀態(tài)下通過銜鐵的電流為1A；③轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時，指示燈微弱發(fā)光狀態(tài)下的實(shí)際電功率為0.24W；④轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時，指示燈交替閃爍工作1min消耗的電能為244.8J．
【解析】①知道指示燈的額定電壓和額定功率，根據(jù)P= 求出指示燈的電阻；②由電路圖可知，轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“3”和“4”接觸時，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時工作，由于指示燈處于正常發(fā)光狀態(tài)，利用P=UI和并聯(lián)電路的特點(diǎn)即可求出通過銜鐵的電流；③轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時，由圖乙可知，R0兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出指示燈兩端的電壓，根據(jù)P= 求出指示燈微弱發(fā)光狀態(tài)下的實(shí)際電功率；④轉(zhuǎn)向開關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時，由圖乙可知，交替工作的周期和一個周期內(nèi)工作時間，據(jù)此求出右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作1min內(nèi)正常發(fā)光的時間，進(jìn)一步求出微弱發(fā)光的時間，根據(jù)P= 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．
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間和微弱發(fā)光時的時間．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR），以及對電功的計算的理解，了解電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．