Question

13．某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的汽車轉(zhuǎn)身指示燈電路模型，接通相應(yīng)指示燈后，該指示燈會(huì)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(jì)．

（1）若讓左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)工作，轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)應(yīng)與觸點(diǎn)3和4接通．（選填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）當(dāng)轉(zhuǎn)向開(kāi)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$\frac{1}{9}$．求：右轉(zhuǎn)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(gè)指示燈都接入電路即可；
（2）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(kāi)關(guān)與觸點(diǎn)3和4接通；
（2）①此時(shí)燈泡發(fā)出微弱的光時(shí)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(shí)間，指示燈6W工作時(shí)間是0.5s，$\frac{2}{3}$W工作時(shí)間還是1s，故指示燈工作30s，以6W功率工作的時(shí)間是t₁=$\frac{30}{1.5}$×0.5=10s，所以以$\frac{2}{3}$W工作的時(shí)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(dāng)指示燈為$\frac{2}{3}$W時(shí)，據(jù)P=I²R可知，I=$\frac{1}{3}$A；
故此時(shí)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(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)指示燈同時(shí)工作，轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)應(yīng)與觸點(diǎn)3和4接通；
（2）當(dāng)轉(zhuǎn)向開(kāi)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73.3J；②定值電阻R₀的阻值12Ω．

點(diǎn)評(píng) 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