Question

【題目】如圖甲所示是某校科技小組設計的汽車轉向燈電路模型原理圖，接通相應指示燈后，該指示燈會亮（正常發光）、暗（微弱發光）交替閃爍，電路中電源電壓12V不變，指示燈的規格均為“12V 3W”，R0為定值電阻，左轉或右轉指示燈單獨閃爍時，電壓表兩端實際電壓隨時間的變化規律如圖乙所示．設指示燈的電阻不變，電磁鐵線圈及銜鐵的電阻值不計．求：
（1）指示燈的電阻；
（2）轉向開關S與觸點“2”和“3”接通時，指示燈微弱發光狀態下的實際電功率為多少？
（3）轉向開關S與觸點“4”和“5”接通時，指示燈交替閃爍工作1min消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P=UI= 得，指示燈的電阻：

RL= = =48Ω；

答：指示燈的電阻為48Ω；

（2）解：轉向開關S與觸點“2”和“3”接觸時，由圖乙可知當指示燈微弱發光時R0兩端的電壓為U0=9.6V，

因串聯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=U﹣U0=12V﹣9.6V=2.4V，

則指示燈的實際功率：

PL實= = =0.12W；

答：指示燈微弱發光狀態下的實際電功率為0.12W；

（3）解：轉向開關S與觸點“4”和“5”接觸時，由圖乙可知，交替工作的周期為0.3s，一個周期內正常發光時間為0.2s，微弱發光時間為0.1s；

則指示燈交替閃爍工作1min，正常發光的時間t1= ×0.2s=40s，微弱發光的時間t2=t﹣t1=60s﹣40s=20s，

由P= 可得，正常發光消耗的電能：

W1=PLt1=3W×40s=120J，

微弱發光時消耗的電能：

W2=PL實t2=0.12W×20s=2.4J，

共消耗電能：

W=W1+W2=120J+2.4J=122.4J．

答：指示燈交替閃爍工作1min消耗的電能為122.4J．

【解析】（1）知道指示燈的額定電壓和額定功率，根據P=UI= 求出指示燈的電阻；（2）轉向開關S與觸點“2”和“3”接觸時，由圖乙可知，R0兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出指示燈兩端的電壓，根據P= 求出指示燈微弱發光狀態下的實際電功率；（3）轉向開關S與觸點“4”和“5”接觸時，由圖乙可知，交替工作的周期和一個周期內工作時間，據此求出右轉指示燈閃爍交替工作1min內正常發光的時間，進一步求出微弱發光的時間，根據P= 求出正常發光消耗的電能和微弱發光時消耗的電能，兩者之和即為共消耗電能．