Question

如圖甲．是小敏設(shè)計(jì)的一個(gè)紅、綠兩燈能交替發(fā)光的未完成電路，電源的電壓是可以變化的，兩燈規(guī)格相同，額定電壓是2.5伏，燈的電阻R₁和保護(hù)電阻R₂的電流和兩端電壓的關(guān)系如圖乙所示．電路連接完成后，兩燈交替工作時(shí)的任一電路如圖丙所示．電磁鐵電阻不計(jì)．為方便計(jì)算，不計(jì)銜鐵在觸點(diǎn)間來(lái)回時(shí)間．求：
（1）燈在額定電壓時(shí)的電阻值．
（2）燈的額定功率．
（3）請(qǐng)完成電路的連接．
（4）閉合開(kāi)關(guān)S，燈正常工作5分鐘，電路消耗的總電能．

Answer 1

【答案】分析：（1）～（2）由圖乙得出燈兩端電壓為2.5V（額定電壓）時(shí)的電流值，利用歐姆定律求此時(shí)的電阻；利用P=UI求燈的額定功率；
（3）設(shè)計(jì)時(shí)，兩燈并聯(lián)，將紅燈和電磁鐵串聯(lián)組成一條支路，綠燈一條支路；當(dāng)紅燈亮?xí)r，電磁鐵有磁性，將銜鐵吸引下來(lái)，綠燈亮、紅燈滅；此時(shí)電磁鐵無(wú)磁性，銜鐵被抬起，和上觸電接觸，紅燈亮、綠燈滅，電磁鐵有磁性；這樣紅、綠兩燈能交替發(fā)光；
（4）由圖知，當(dāng)燈正常發(fā)光（在額定電壓下）時(shí)，通過(guò)的電流為0.28A，此時(shí)加在電阻兩端的電壓為7V，求出總電壓，知道電路中的電流和通電時(shí)間，利用W=UIt求電路消耗的總電能．
解答：解：
（1）由圖知，當(dāng)U_L=2.5V時(shí)，I_L=0.28A，則此時(shí)燈絲電阻：
R_L==≈8.9Ω；
（2）燈的額定功率：
P_額=U_LI_L=2.5V×0.28A=0.7W；
（3）兩燈并聯(lián)，將紅燈和電磁鐵串聯(lián)組成一條支路，綠燈一條支路，如圖所示；
（4）由圖知，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)的電流為0.28A，此時(shí)加在電阻兩端的電壓為7V，
所以電路總電壓U=2.5V+7V=9.5V，電路消耗的總電能：
W=UIt=9.5V×0.28A×300s=798J．
答：（1）燈在額定電壓時(shí)的電阻值為8.9Ω；
（2）燈的額定功率為0.7W；
（3）電路的連接如圖所示；
（4）電路消耗的總電能為798J．
點(diǎn)評(píng)：本題為電學(xué)、磁學(xué)的綜合題，考查了學(xué)生對(duì)電阻的計(jì)算、電功率的計(jì)算、電能的計(jì)算、電磁鐵的應(yīng)用，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．