Question

6．小明發現自己家汽車照明大燈的燈泡內有兩根燈絲，一根是功率較小的近光燈絲（主要用于照亮車前較近的路面），另一根是功率稍大的遠光燈絲（主要用于照亮前方較遠的路面）．
當控制手柄撥到“近光”位置時，近光燈絲正常發光；當控制手柄撥到“遠光”位置時，近光燈絲和遠光燈絲同時正常發光．該燈光上標有“12V 54W/60W”的字樣，通過計算回答：
（1）這種燈光內兩根燈絲在電路中的連接方式是并聯，理由是因近光燈絲既可以單獨發光，也可以和遠光燈絲同時正常發光，所以它們是并聯的．
（2）當控制手柄撥到“近光”位置時，通過近光燈絲的電流多大？
（3）近光燈絲正常發光時的電阻多大？（保留一位小數）
（4）小明爸爸駕車在郊區道路上行駛，將控制手柄撥到并保持在“遠光”位置5分鐘，這段時間內一個照明大燈消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）根據串聯電路不能獨立工作、并聯電路可以獨立工作判斷兩燈絲的連接方式；
（2）當控制手柄撥到“近光”位置時，電路只有近光燈絲工作，利用P=UI求出通過近光燈絲的電流；
（3）根據歐姆定律求出近光燈絲正常發光時的電阻；
（4）將控制手柄撥到并保持在“遠光”位置時，照明大燈消耗的電功率等于兩燈絲的電功率之和，根據W=Pt求出消耗的電能．

解答 解：
（1）這種燈泡內兩根燈絲是并聯的，因近光燈絲既可以單獨發光，也可以和遠光燈絲同時正常發光，所以它們是并聯的；
（2）當控制手柄撥到“近光”位置時，電路只有近光燈絲工作，功率較小，
由P=UI可得，通過近光燈絲的電流：I_近=$\frac{{P}_{近}}{U}$=$\frac{54W}{12V}$=4.5A；
（3）由歐姆定律可得，近光燈絲正常發光時的電阻：
R_近=$\frac{U}{{I}_{近}}$=$\frac{12V}{4.5A}$≈2.7Ω；
（4）將控制手柄撥到并保持在“遠光”位置時，近光燈絲和遠光燈絲同時正常發光，
則總功率：P=P_近+P_遠=60W+54W=114W，
5分鐘消耗的電能：W=Pt=114W×5×60s=34200J；
答：（1）并聯；因近光燈絲既可以單獨發光，也可以和遠光燈絲同時正常發光，所以它們是并聯的；
（2）當控制手柄撥到“近光”位置時，通過近光燈絲的電流為4.5A；
（3）近光燈絲正常發光時的電阻約為2.7Ω；
（4）將控制手柄撥到并保持在“遠光”位置5分鐘一個照明大燈消耗的電能為34200J．

點評 本題考查了歐姆定律、電功率公式、電功公式的應用，關鍵是根據串聯電路和并聯電路的特點判斷出燈泡內兩根燈絲在電路中的連接方式．