题目内容

3．某同学设计了如图所示的双向开关电路，电源电压保持不变，灯Ll标有“3V 3W”字样，灯L2标有“9V 4.5W”字样．当开关拨至2位置且滑片滑到A端时，灯L2恰好正常发光．下列说法正确的是（不计灯丝电阻随温度的变化）（　　）
A．电源电压为12V
B．L2正常发光时，电路中的电流为2A
C．要使L1正常发光，滑动变阻器接入电路的阻值应为9Ω
D．当灯L1、L2分别正常发光时，两次电路的总功率之比为2：1

分析 （1）当开关拨至2位置且滑片滑到A端时，电路为L2的简单电路；根据灯泡在额定电压下正常工作结合L2的铭牌得出电源的电压，根据I=$\frac{P}{U}$得出此时电路中的电流，根据P=UI求出此时电路中的总功率．
（2）当开关拨至1位置时，灯泡L1与滑动变阻器串联；灯泡L1正常工作时其两端的电压和额定电压相等，根据I=$\frac{P}{U}$求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的电阻值，根据P=UI求出此时电路中的总功率，进一步求出当灯L1、L2分别正常发光时，两次电路的总功率之比．

解答 解：（1）当开关拨至2位置且滑片滑到A端时，等效电路图如下图所示：

由于灯L2恰好正常发光，
则电源的电压U=U2=6V，故A错误；
此时电路中的电流I=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，故B错误；
此时电路的总功率P=UI=6V×0.5A=3W．
（2）当开关拨至1位置时，等效电路图如下图所示：

由于L1正常发光时，U1=3V，P1=3W，
则电路中的电流I′=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{3W}{3V}$=1A，
滑动变阻器两端的电压U滑=U-U1=6V-3V=3V，
滑动变阻器接入电路的阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω，故C错误；
电路的总功率P′=UI′=6V×1A=6W，
所以当灯L1、L2分别正常发光时，两次电路的总功率之比为：
P′：P=6W：3W=2：1，故D正确．
故选D．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是知道灯泡正常工作时的电压和额定电压相等．

练习册系列答案
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目前汽车刹车器均采用油压制动，油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉，形成能源的浪费．现有一种汽车再生制动器，能把汽车制动时消耗的部分机械能转化为电能而储存起来，有效地利用了能量．这种制动器有个重要参数叫“储能效率”，储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止运动的过程中，将机械能转化为电能的效率．
实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求，若某汽车以20km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如表：
时间t/s00.20.40.60.81.01.21.41.6
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（2）某次汽车正常行驶时的机械能为3.75×105J，
 ①若关闭发动机，直至停止运动，有1.5×105J的机械能车化为内能，则该汽车的储能效率是60%．
 ②若制动时油压制动器与再生制动器同时工作，产生的内能将大于（大于/小于/等于）1.5×105J．
（3）在图中作出汽车刹车时再生制动器0～1.0s内产生的刹车阻力随时间变化的图象．
（4）如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N，由图象可知t=0.7s时，油压制动器需提供700（500-700均正确）N的刹车阻力．
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