某科研兴趣小组对超声波充电汽车进行了研究．研究发现：通过安置在插座上的电流转换器，将电能转换为超声波，电动小车上的接收器收到超声波讯号，可以将其能量转换为电能为电池充电（如图1所示）．接收器接收到的超声波功率与它和转换器间距离L的平方成反比，它将超声波能量转化为电能并储存在电池中的效率为50%，当小车与转换器间距离L0=1m时，接收器接收到的超声波功率P0=8w．当小车在平直路面上以0.2m/s的速度匀速行驶时，所消耗的电池电能的80%用于维持小车匀速行驶，小车受到的阻力为16N．
该科研兴趣小组还对小车的转向指示灯电路进行了研究，并设计了如图2甲所示的小车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光．电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计．
请据此解答下列问题：
（1）小车在平直路面上以0.2m/s的速度匀速行驶5min过程中消耗的电池电能多大？
（2）若充电时小车与转换器间距L=2m，2h内所充电能使小车以0.2m/s的速度匀速行驶多远？
（3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图2乙所示．已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的
．求：
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能．
②定值电阻R0的阻值．（指示灯的电阻不变）
答案
【考点】电功的计算；欧姆定律的应用．
【分析】（1）根据v=
求出的行驶的路程，利用W=fs求出克服阻力做的功，根据效率求出需要消耗的电能；
（2）根据接收器接收到的超声波功率与它和转换器间距离L的平方成反比列出等式，据此求出收到的超声波功率P，根据转化为电能的效率和电能的利用效率求出克服阻力所能做的功，最后利用W=fs即可求出距离；
（3）①计算出指示灯两种功率下的工作时间，而后据公式W=Pt计算电能即可；
②据灯泡的规格可以计算出灯泡的电阻，据灯泡的电阻和灯泡的实际功率可以计算出灯泡的实际电流，而后再据串联电路电压和电流的规律即可得出答案．
【解答】解：
（1）由v=得，小车在平直路面上匀速行驶5min的过程中行驶的路程：
s=vt=0.2m/s×300s=60m，
克服阻力做的功：W=fs=16N×60S=960J，
消耗的电能：E=
=
=1200J；
（2）设充电小车与转换器间距L=2m时接收到超声波的功率为P，由题意得：
=
，即
=
P0=2W；
由能量守恒定律可得，W′=Ptη1η2=2W×7200S×50%×80%=5760J，
由W=fs得：s=
=
=360m；
（3）①灯泡发出微弱光时的功率：P2=
P1═×3W=0.12W，
由图乙可知，每1.5S的时间，3W的指示灯工作时间是0.5S，0.12W的工作时间是1S，
所以：指示灯工作30S时，3W的指示灯工作时间：t1=
╳0.5S=10S，0.12W的指示灯工作时间：t2=30S﹣10S=20S，
右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能：
W=W1+W2=P1t1+P2t2=3W╳10s+0.12W╳20S=32.4J；
②根据P=
可得：灯泡的电阻：R=
=
=12Ω；
当灯泡发出微弱光时的功率：P2=0.12W时，
据P=I2R可知，I=
=
=0.1A；
故由欧姆定律可知此时灯泡的电压是：UL=IR=0.1A×12Ω=1.2V，
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
定值电阻的电压U′=U﹣UL=6V﹣1.2V=4.8V；
故由欧姆定律可知定值电阻的阻值是：
R0=
=
=48Ω．
答：（1）小车在平直路面上以0.2m/s的速度匀速行驶5min过程中消耗的电池电能为1200J；
（2）若充电时小车与转换器间距L=2m，2h内所充电能使小车以0.2m/s的速度匀速行驶360m；
（3）①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能为32.4J．
②定值电阻R0的阻值为48Ω．
