Question

【題目】某興趣小組設計了如圖所示的多功能水位報警電路，當水面上升到警戒水位時，a、b兩點接通．控制開關連接2、3兩觸點時電鈴發出忽強忽弱的報警聲，控制開關連接3、4兩觸點電鈴報警同時電燈會亮、暗交替閃爍發光，控制開關連接4、5兩觸點時僅有燈泡閃爍發光．電路中電源電壓恒為6V，燈泡規格為“6V 3W”，R0為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略不計．

（1）請根據設計要求在虛線框中將電路連接完整___________．

（2）控制開關連接4、5兩觸點燈泡亮暗交替發光時，燈泡變亮的原因是什么________？

（3）當控制開關與觸點“4和5”接通時，燈泡兩端實際電壓變化規律如圖所示．已知當燈泡微弱發光時，其兩端實際電壓為U實，消耗的實際功率為額定功率的1/25．求：

①燈泡閃爍交替工作60s消耗的電能____________。

②定值電阻R0的阻值_________．（假設燈泡的電阻不變）

Answer 1

【答案】 見解析所示 觸點AB接觸，R0被短路，燈泡兩端電壓變大 64.8J 48Ω

【解析】 (1)據圖可知，控制開關連接2、3兩觸點時電鈴發出忽強忽弱的報警聲，控制開關連接3、4兩觸點電鈴報警同時電燈會亮、暗交替閃爍發光，控制開關連接4、5兩觸點時僅有燈泡閃爍發光，則燈泡與電鈴并聯，如圖所示。

(2)控制開關連接4、5兩觸點燈泡亮暗交替發光時,燈泡變亮的原因是觸點AB接觸,R0被短路，燈泡兩端電壓變大；(3)①此時燈泡發出微弱的光時的功率是：P′＝P＝×3W＝0.12W；故據圖乙可知,每1.5s的時間,指示燈3W工作時間是0.5s,0.12W工作時間還是1s,故指示燈工作60s,以3W功率工作的時間是t1＝×0.5s＝20s,所以以0.12W工作的時間是t2＝60s20s＝40s；由P＝可得，以3W功率消耗的電能是W1＝Pt1＝3W×20s＝60J；則以0.12W功率消耗的電能是W2＝P′t2＝0.12W×40s＝4.8J；60s共消耗的電能是：W＝60J4.8J＝64.8J，②據指示燈規格為“6V3W”且燈泡的電阻不變,可知,燈泡的電阻是R＝＝12Ω；當指示燈為0.12W時,據P＝I2R可知，I＝0.1A；故此時燈泡的電壓是：U＝IR＝0.1A×12Ω＝1.2V,所以定值電阻的電壓是：U′＝6V1.2V＝4.8V；故定值電阻的阻值是：R0＝＝48Ω.