Question

【題目】某校科技小組設(shè)計(jì)了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(huì)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)格均為“12V　3W”，R0為定值電阻，左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)指示燈單獨(dú)閃爍時(shí)，電壓表兩端實(shí)際電壓隨時(shí)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(jì)．求：
（1）指示燈的電阻；
（2）轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接通時(shí)，指示燈微弱發(fā)光狀態(tài)下的實(shí)際電功率與正常發(fā)光時(shí)電功率的比值；
（3）轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接通時(shí)，指示燈交替閃爍工作1min消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= 得，

指示燈的電阻：

RL= = =48Ω

（2）解：轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時(shí)，由圖乙可知當(dāng)指示燈微弱發(fā)光時(shí)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)= = =0.12W；

已知正常發(fā)光時(shí)電功率P額=3W，

則指示燈微弱發(fā)光狀態(tài)下的實(shí)際電功率與正常發(fā)光時(shí)電功率的比值 = =0.04

（3）解：轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時(shí)，由圖乙可知，交替工作的周期為0.3s，一個(gè)周期內(nèi)正常發(fā)光時(shí)間為0.2s，微弱發(fā)光時(shí)間為0.1s；

則指示燈交替閃爍工作1min，

正常發(fā)光的時(shí)間t1= ×0.2s=40s，微弱發(fā)光的時(shí)間t2=t﹣t1=60s﹣40s=20s，

由P= 可得，正常發(fā)光消耗的電能：

W1=PLt1=3W×40s=120J，

微弱發(fā)光時(shí)消耗的電能：

W2=PL實(shí)t2=0.12W×20s=2.4J，

共消耗電能：

W=W1+W2=120J+2.4J=122.4J

【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）轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“2”和“3”接觸時(shí)，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；然后可知與正常發(fā)光時(shí)電功率的比值；（3）轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)“4”和“5”接觸時(shí)，由圖乙可知，交替工作的周期和一個(gè)周期內(nèi)工作時(shí)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(shí)間，進(jìn)一步求出微弱發(fā)光的時(shí)間，根據(jù)P= 求出正常發(fā)光消耗的電能和微弱發(fā)光時(shí)消耗的電能，兩者之和即為共消耗電能．