Question

5．小明同学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，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，R₀为定值电阻，指示灯规格均为“6V  3W”，电磁铁线圈和衔铁的电阻忽略不计，指示灯的电压与电流的变化规律如表所示：

电压/V	…	0.5	1.2	2.0	3.0	4.0	5.0	5.5	…
电流/A	…	0.08	0.12	0.18	0.26	0.34	0.42	0.46	…

（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点3和4接通（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）．
（2）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U_灯随时间t变化规律如图乙所示，已知当右转指示灯微弱发光时，右转指示灯的功率与定值电阻R₀的功率之比是1：4，求定值电阻R₀的阻值．
（3）右转指示灯交替闪烁工作15s时，求指示灯和R₀消耗的电能分别是多少？

Answer 1

分析 （1）若让左转、右转指示灯同时工作，应让两灯全部接入电路中；
（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯与R₀串联接入电路中，根据功率之比、串联电路的电压规律可以求出R₀两端的电压和电流，根据欧姆定律求出电阻；
（3）根据图象分析指示灯和R₀的工作时间，利用公式W=Pt和W=UIt求出灯泡消耗的电能；根据W=UIt求出R₀消耗的电能．

解答 解：（1）若让左转、右转指示灯同时工作，应让两灯并联后全部接入电路中，故转向开关应与触点3和4接通；
（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯与R₀串联接入电路中，电流相同，右转指示灯的功率与定值电阻R₀的功率之比是1：4，根据P=UI可知：右转指示灯的功率与定值电阻R₀的电压之比为：U_L：U₀=$\frac{{P}_{L}}{I}$：$\frac{{P}_{0}}{I}$=P_L：P₀=1：4，在串联电路中电源电压等于各部分电压之和，U=U_L+U₀=6V，则：
U_L=1.2V，U₀=4.8V；
由表格可知，当灯泡两端电压为1.2V时，灯泡的电流为0.12A，由欧姆定律可知R₀的阻值为：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{4.8V}{0.12A}$=40Ω；
（3）由图乙可知，右转指示灯交替闪烁工作15s内，亮、暗发光的时间分别为t₁=5s、t₂=10s；
消耗的电能分别是：
W₁=Pt₁=3W×5s=15J；
W₂=U_LIt₂=1.2V×0.12A×10s=1.44J；
灯消耗的总电能为：W=W₁+W₂=15J+1.44J=16.44J；
灯泡正常发光时，R₀不工作，灯泡发光较暗时，R₀工作，故15s内R₀工作的时间为t=10s，
则R₀消耗的电能为：W₀=U₀It=4.8V×0.12A×10s=5.76J．
答：（1）3和4；（2）定值电阻R₀的阻值为40Ω；（3）右转指示灯交替闪烁工作15s时，求指示灯和R₀消耗的电能分别是16.44J和5.76J．

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．