Question

【题目】小明设计了如图甲所示的可使小灯泡闪烁的电路，开关闭合后，由于电磁铁的通断电，小灯泡会亮、暗（微弱发光）闪烁发光．小灯泡两端实际电压变化规律如图乙所示，已知当小灯泡微弱发光时，其两端实际电压为Ux ， 消耗的实际功率为额定功率的 ．电路中电源电压恒为6V，小灯泡的规格为“6V 3W”（小灯泡的电阻不变），R0为定值电阻，电磁铁线圈及导电衔铁的阻值忽略不计．求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）小灯泡闪烁15s，通过小灯泡电流做的功；
（3）定值电阻R0的阻值．

Answer 1

【答案】
（1）解：已知灯泡的额定电压和额定功率，由P= 可得小灯泡正常发光时的电阻：

RL= = =12

（2）解：由题知，小灯泡微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的 ．

所以小灯泡微弱发光时的实际功率：

P实= P额= ×3W=0.75W，

由图乙可知，交替工作的周期为1.5s，一个周期内微弱发光时间为0.5s，

则小灯泡闪烁交替工作15s内，正常发光的时间：t1= ×1s=10s，微弱发光的时间：t2=t﹣t1=15s﹣10s=5s，

由P= 可得，正常发光电流做的功：

W1=P额t1=3W×10s=30J，

微弱发光时电流做的功：

W2=P实t2=0.75W×5s=3.75J，

15s电流做的功：

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

（3）解：由图甲知，AB触点接触时，只有L连入电路中，灯泡正常发光；AB触点分离时，L与R0串联，此时灯泡发光微弱，

灯泡微弱发光时两端的实际电压：

Ux= = =3V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R0两端的电压：

U0=U﹣Ux=6V﹣3V=3V，

因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流：

I= = ，即 = ，

解得：R0=12Ω

【解析】（1）由P= 计算小灯泡正常发光时的电阻；（2）根据题意求出小灯泡微弱发光时的实际功率，由图乙可知，交替工作的周期和一个周期内正常发光时间，据此指示灯闪烁交替工作15s内正常发光的时间，进一步求出微弱发光的时间，根据P= 求出正常发光电流做的功和微弱发光时电流做的功，从而计算出电流通过小灯泡做的功；（3）根据P= 求出灯泡两端的实际电压，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R0的阻值．
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR），以及对电功的计算的理解，了解电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．