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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“6V3W”,
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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:
(1)若让左转、右转指示灯同时工作,转向开关应与触点___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?
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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 | … |
(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?
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▼优质解答
答案和解析
(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:UL:U0=
:
=PL:P0=1:4,在串联电路中电源电压等于各部分电压之和,U=UL+U0=6V,则:
UL=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=
=
=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=ULIt2=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.
(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:UL:U0=
PL |
I |
P0 |
I |
UL=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=
U0 |
I |
4.8V |
0.12A |
(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=ULIt2=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.
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