Question

15．某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光．电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V  3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计．

（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点接通3和4．（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R₀处于开路状态．（选填“通路”、“开路”、“短路”）
（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示．已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为U_x，消耗的实际功率为额定功率的$\frac{1}{25}$．
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能．②定值电阻R₀的阻值．（指示灯的电阻不变）

Answer 1

分析 （1）据电路分析即可，及需要让两个指示灯都接入电路即可；
（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R₀被短路；
（3）①计算出指示灯两种功率下的工作时间，而后据公式W=Pt计算电能即可；
②据灯泡的规格可以计算出灯泡的电阻，据灯泡的电阻和灯泡的实际功率可以计算出灯泡的实际电流，而后再据串联电路电压和电流的规律分析即可得出答案．

解答 解：（1）据图可知，若想使得两个指示灯都工作，所以应该让两个指示灯同时接入电路，故应将开关与触点3和4接通；
（2）当动触点A和静触点B相碰在一起时，电阻R₀处于开路状态；
（3）①此时灯泡发出微弱的光时的功率是：P′=$\frac{1}{25}$P=$\frac{1}{25}$×3W=0.12W；
故据图乙可知，每1.5s的时间，指示灯3W工作时间是0.5s，0.12W工作时间还是1s，故指示灯工作30s，以3W功率工作的时间是t₁=$\frac{30}{1.5}$×0.5=10s，所以以0.12W工作的时间是t₂=30s-10s=20s；
故以3W功率消耗的电能是W₁=Pt₁=3W×10s=30J；
故以0.12W功率消耗的电能是W₂=P′t₂=0.12W×20s=2.4J；
故总共消耗的电能是：W=32.4J；
②据指示灯规格为“6V 3W”且灯泡的电阻不变，可知，灯泡的电阻是R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（6v）^{2}}{3W}$=12Ω；
当指示灯为0.12W时，据P=I²R可知，I=0.1A；
故此时灯泡的电压是：U=IR=0.1A×12Ω=1.2V，所以定值电阻的电压是：U′=6V-1.2V=4.8V；
故定值电阻的阻值是：R₀=$\frac{U′}{I}$=$\frac{4.8V}{0.1A}$=48Ω；
故答案为：（1）3和4；（2）开路；（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能32.4J；②定值电阻R₀的阻值48Ω．

点评 本题考查电阻、电功、电功率的计算，关键是公式及其变形的应用和串联电路电压和电流特点的理解，该题难度较大．