题目内容
19.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6V,指示灯规格为“6V,3W”,R0为定值电阻,电磁铁线圈及铁的阻值忽略不计.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Ux,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45s消耗的电能?
(2)定值电阻R0的阻值.(指示灯的电阻不变)
分析 (1)知道指示灯的额定电压和额定功率,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出指示灯的电阻,根据题意求出当右转指示灯微弱发光时指示灯的实际功率,由图乙可知,交替工作的周期和一个周期内加热时间,据此求出右转指示灯闪烁交替工作30s内正常发光的时间,进一步求出微弱发光的时间,根据P=$\frac{W}{t}$求出正常发光消耗的电能和微弱发光时消耗的电能,两者之和即为共消耗电能;
(2)再根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡两端的实际电压,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R0的阻值.
解答 解:(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,指示灯的电阻:
RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
当右转指示灯微弱发光时,指示灯的实际功率:
PL实=$\frac{1}{25}$PL=$\frac{1}{25}$×3W=0.12W,
由图乙可知,交替工作的周期为1.5s,一个周期内加热时间为0.5s,
则右转指示灯闪烁交替工作45s内,
正常发光的时间t1=$\frac{45s}{1.5s}$×0.5s=15s,微弱发光的时间t2=t-t1=45s-15s=30s,
由P=$\frac{W}{t}$可得,正常发光消耗的电能:
W1=PLt1=3W×15s=45J,
微弱发光时消耗的电能:
W2=P实t2=0.12W×30s=3.6J,
共消耗电能:
W=W1+W2=45J+3.6J=48.6J;
(2)灯泡两端的实际电压:
Ux=$\sqrt{{P}_{L实}{R}_{L}}$=$\sqrt{0.12W×12Ω}$=1.2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:
U0=U-Ux=6V-1.2V=4.8V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{L}}$,即$\frac{4.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{1.2V}{12Ω}$,
解得:R0=48Ω.
答:(1)右转指示灯闪烁交替工作45s消耗的电能为48.6J;
(2)定值电阻R0的阻值48Ω.
点评 本题考查了电路连接的判断和电功率公式、串联电路的特点、欧姆定律、电功公式的应用,关键是从图象中得出指示灯正常工作的时间和微弱发光时的时间.
| A. | 动能增大 | B. | 动能转化为重力势能 | ||
| C. | 机械能增大 | D. | 机械能转化为杆的弹性势能 |
| A. | 物体对桌面的压力与物体所受的重力 | |
| B. | 弹簧测力计对物体的拉力与物体所受的重力 | |
| C. | 物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力 | |
| D. | 弹簧测力计对物体的拉力与桌面对物体的摩擦力 |
| A. | 摄像头相当于凹透镜 | B. | 摄像头越靠近二维码越好 | ||
| C. | 二维码成虚像 | D. | 二维码一定成倒立的像 |
| A. | 蒸发完所需的总热量 | B. | 水的沸点 | ||
| C. | 电解水所消耗的电量 | D. | 水的质量 |
| A. | 空中加油时,加油机相对于受油机是运动的 | |
| B. | 短跑运动员到达终点后不会马上停下来是由于运动员受到惯性作用 | |
| C. | 人用力推车,车向前移动,说明力可以改变物体的运动状态 | |
| D. | 潜水员完成深水作业后上潜的过程中.受到海水的压强在不断增大 |