Question

【題目】小明設計了如圖甲所示的可使小燈泡閃爍的電路，開關閉合后，由于電磁鐵的通斷電，小燈泡會亮、暗（微弱發光）閃爍發光．小燈泡兩端實際電壓變化規律如圖乙所示，已知當小燈泡微弱發光時，其兩端實際電壓為Ux ， 消耗的實際功率為額定功率的 ．電路中電源電壓恒為6V，小燈泡的規格為“6V 3W”（小燈泡的電阻不變），R0為定值電阻，電磁鐵線圈及導電銜鐵的阻值忽略不計．求：
（1）小燈泡的電阻；
（2）小燈泡閃爍15s，通過小燈泡電流做的功；
（3）定值電阻R0的阻值．

Answer 1

【答案】
（1）解：已知燈泡的額定電壓和額定功率，由P= 可得小燈泡正常發光時的電阻：

RL= = =12

（2）解：由題知，小燈泡微弱發光時，其兩端實際電壓為Ux，消耗的實際功率為額定功率的 ．

所以小燈泡微弱發光時的實際功率：

P實= P額= ×3W=0.75W，

由圖乙可知，交替工作的周期為1.5s，一個周期內微弱發光時間為0.5s，

則小燈泡閃爍交替工作15s內，正常發光的時間：t1= ×1s=10s，微弱發光的時間：t2=t﹣t1=15s﹣10s=5s，

由P= 可得，正常發光電流做的功：

W1=P額t1=3W×10s=30J，

微弱發光時電流做的功：

W2=P實t2=0.75W×5s=3.75J，

15s電流做的功：

W=W1+W2=30J+3.75J=33.75J

（3）解：由圖甲知，AB觸點接觸時，只有L連入電路中，燈泡正常發光；AB觸點分離時，L與R0串聯，此時燈泡發光微弱，

燈泡微弱發光時兩端的實際電壓：

Ux= = =3V，

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R0兩端的電壓：

U0=U﹣Ux=6V﹣3V=3V，

因串聯電路中各處的電流相等，所以電路中的電流：

I= = ，即 = ，

解得：R0=12Ω

【解析】（1）由P= 計算小燈泡正常發光時的電阻；（2）根據題意求出小燈泡微弱發光時的實際功率，由圖乙可知，交替工作的周期和一個周期內正常發光時間，據此指示燈閃爍交替工作15s內正常發光的時間，進一步求出微弱發光的時間，根據P= 求出正常發光電流做的功和微弱發光時電流做的功，從而計算出電流通過小燈泡做的功；（3）根據P= 求出燈泡兩端的實際電壓，根據串聯電路的電壓特點求出R0兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出R0的阻值．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解歐姆定律及其應用的相關知識，掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR），以及對電功的計算的理解，了解電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．