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    12．晚上，小明在家里看不见电灯开关的位置，为此他设计了如图所示的电路．当单刀双掷开关S合向A时，照明灯灭、指示灯亮，显示开关位置；S合向B时，照明灯亮、指示灯灭（S只能处于这两种状态）．他利用一个“10V 1W”的小灯泡和一段1.0×104欧/米的电阻丝来组装指示灯．
    （1）为使指示灯正常发光，请在图示方框内完成指示灯和电阻的连接电路．
    （2）按上述设计，用来制作电阻的电阻丝需多长？
    （3）你认为小明的设计有什么不足？

    分析 （1）S接a时，指示灯的额定电压远低于电源电压220V，因此要串联电阻来分担多余的电压．
    （2）已知电阻丝的规格，要求电阻丝的长度，就必须先求出串联电阻的阻值；
    先根据指示灯的铭牌求出串联电路的电流，再由欧姆定律解出电阻丝的阻值即可．
    （3）由电路图可知电阻丝与指示灯串联，结构复杂；根据焦耳定律可知指示灯电路消耗电能太多，且电阻丝发热不但消耗电能，据此得出小明的这种设计思路不合理的原因和改进的措施．

    解答 解：（1）指示灯的额定电压是10V，所以需要将电阻与灯泡串联进行分压才可以，
    电路图如图所示；

    （2）由题意可知电阻需要分担的电压是220V-10V=210V，
    串联电路中的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{10V}$=0.1A，故电阻丝的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{210V}{0.1A}$=2100Ω，
    所以需要电阻丝的长度L=$\frac{2100Ω}{1×1{0}^{4}Ω/m}$=0.21m；
    （3）设计不足：指示灯电路消耗电能太多．（电阻丝与指示灯串联，结构复杂；指示灯功率太大；电阻丝发热不但消耗电能，而且使开关发热）；应该研制功率小而发光效率高，并能直接接在220V电源上的指示灯．（应使指示灯电路消耗电能尽可能少．
    答：（1）如图所示；（2）用来制作电阻的电阻丝需要0.21m；（3）不足：指示灯消耗的电能太多．

    点评 此题是电学的小综合题，涉及到电路设计、电能的计算、串联分压原理等；（3）题容易漏掉指示灯消耗的电能，是该题的易错点．

    练习册系列答案
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