Question

【题目】某校科技小组设计了如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮（正常发光）、暗（微弱发光）交替闪烁．电路中电源电压12V不变，指示灯的规格均为“12V　3W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示．设指示灯的电阻不变，电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计．求：
（1）指示灯的电阻；
（2）转向开关S与触点“2”和“3”接通时，指示灯微弱发光状态下的实际电功率与正常发光时电功率的比值；
（3）转向开关S与触点“4”和“5”接通时，指示灯交替闪烁工作1min消耗的电能．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= 得，

指示灯的电阻：

RL= = =48Ω

（2）解：转向开关S与触点“2”和“3”接触时，由图乙可知当指示灯微弱发光时R0两端的电压为U0=9.6V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以指示灯两端的电压：

UL实=U﹣U0=12V﹣9.6V=2.4V，

则指示灯的实际功率：

PL实= = =0.12W；

已知正常发光时电功率P额=3W，

则指示灯微弱发光状态下的实际电功率与正常发光时电功率的比值 = =0.04

（3）解：转向开关S与触点“4”和“5”接触时，由图乙可知，交替工作的周期为0.3s，一个周期内正常发光时间为0.2s，微弱发光时间为0.1s；

则指示灯交替闪烁工作1min，

正常发光的时间t1= ×0.2s=40s，微弱发光的时间t2=t﹣t1=60s﹣40s=20s，

由P= 可得，正常发光消耗的电能：

W1=PLt1=3W×40s=120J，

微弱发光时消耗的电能：

W2=PL实t2=0.12W×20s=2.4J，

共消耗电能：

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

【解析】（1）知道指示灯的额定电压和额定功率，根据P= 求出指示灯的电阻；（2）转向开关S与触点“2”和“3”接触时，由图乙可知，R0两端的电压，根据串联电路的电压特点求出指示灯两端的电压，根据P= 求出指示灯微弱发光状态下的实际电功率；然后可知与正常发光时电功率的比值；（3）转向开关S与触点“4”和“5”接触时，由图乙可知，交替工作的周期和一个周期内工作时间，据此求出右转指示灯闪烁交替工作1min内正常发光的时间，进一步求出微弱发光的时间，根据P= 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．