Question

14．如圖所示是小明制作的一只模擬調(diào)光燈．電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關(guān)，回形針在鉛筆芯最右端時，燈泡兩端的電壓為0.6V，流過燈泡的電流為0.1A；向左移動回形針，小燈泡正常發(fā)光時，流過燈泡的電流為0.15A．求：
（1）鉛筆芯可提供的最大電阻；
（2）小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯5min內(nèi)鉛筆芯消耗的內(nèi)能；
（3）小燈泡正常發(fā)光時的功率．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)回形針在鉛筆芯最右端時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出鉛筆芯電阻兩端的電壓，利用歐姆定律求出鉛筆芯接入電路的電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，由此可得鉛筆芯電壓，由W=UIt計算5min內(nèi)鉛筆芯消耗的內(nèi)能；
（3）根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由圖鉛筆芯與燈泡串聯(lián)，當(dāng)回形針在最右端時，鉛筆芯連入阻值最大，
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以當(dāng)回形針在鉛筆芯最右端時，鉛筆芯電阻兩端的電壓：
U_鉛筆芯=U-U_L=3V-0.6V=2.4V，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以I=I_L=I_鉛筆芯=0.1A，
根據(jù)歐姆定律可得，鉛筆芯接入電路的電阻：
R_鉛筆=$\frac{{U}_{鉛筆芯}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.1A}$=24Ω；
（2）小燈泡正常發(fā)光時，U_L′=U_額=2.5V，
此時鉛筆芯電阻兩端的電壓：U_鉛筆芯′=U-U_L′=3V-2.5V=0.5V，
I′=I_L′=I_鉛筆芯′=0.15A，
5min內(nèi)鉛筆芯消耗的內(nèi)能：
W=U_鉛筆芯′I′t=0.5V×0.15A×5×60s=22.5J；
（3）燈泡的額定功率：
P=U_額I_L′=2.5V×0.15A=0.375W．
答：（1）鉛筆芯可提供的最大電阻是24Ω；
（2）小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯5min內(nèi)鉛筆芯消耗的內(nèi)能是22.5J；
（3）小燈泡正常發(fā)光時的功率是.375W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等．