Question

17．一小燈泡額定電壓為2.5V，小燈泡電流隨電壓變化的曲線如圖甲所示，將它連入如圖乙所示電路中，電源電壓為6V且保持不變．
求：
（1）小燈泡的額定功率；
（2）為保證小燈泡正常發(fā)光，此時滑動變阻器連入電路的電阻大小；
（3）當(dāng)電流表示的示數(shù)為0.15A時，滑動變阻器在1min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）燈泡正常發(fā)光時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻；
（3）當(dāng)電流表示的示數(shù)為0.15A時，根據(jù)圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出在1min內(nèi)消耗的電能．

解答 解：（1）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時通過的電流I_L=0.2A，
則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）燈泡正常發(fā)光時，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω；
（3）由圖象可知，當(dāng)電流表示的示數(shù)I=0.15A時，燈泡兩端的電壓U_L′=1.5V，
此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L′=6V-1.5V=4.5V，
滑動變阻器在1min內(nèi)消耗的電能：
W_滑=U_滑′It=4.5V×0.15A×60s=40.5J．
答：（1）小燈泡的額定功率為0.5W；
（2）為保證小燈泡正常發(fā)光，此時滑動變阻器連入電路的電阻為17.5Ω；
（3）當(dāng)電流表示的示數(shù)為0.15A時，滑動變阻器在1min內(nèi)消耗的電能為40.5J．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功公式、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出通過燈泡電流對應(yīng)的電壓關(guān)系，要注意燈泡的電阻是變化的．