题目内容
【题目】一小灯泡额定电压为2.5V,小灯泡电流随电压变化的曲线如图甲所示,将它连入如图乙所示电路中,电源电压为6V且保持不变.求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)为保证小灯泡正常发光,此时滑动变阻器连入电路的电阻大小;
(3)当电流表的示数为0.15A时,滑动变阻器在1min内消耗的电能.
【答案】
(1)解:由图甲可知小灯泡的额定电流为IL=0.2A,所以小灯泡的额定功率为:P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W
(2)解:小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为:UR=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,
滑动变阻器与小灯泡串联,所以通过滑动变阻器的电流IR=IL=0.2A,
由欧姆定律,滑动变阻器连入电路的电阻为:
R= =
=17.5Ω
(3)解:当电流表的示数为0.15A时,小灯泡两端的电压为1.5V,则滑动变阻器两端的电压为:
UR′=U﹣UL′=6V﹣1.5V=4.5V,
滑动变阻器的电功率为:P=UR′IR′=4.5V×0.15A=0.675W,
在1min内消耗的电能为:W=Pt=0.675W×60s=40.5J
【解析】(1)先从图甲中找出电压U=2.5V时对应的电流(额定电流),然后根据公式P=UI就可以算出小灯泡的额定功率;(2)当小灯泡两端的实际电压等于额定电压时,小灯泡正常发光,根据这一点我们可以先确定小灯泡的电压应为2.5V,然后根据串联电路电压规律算出滑动变阻器两端的电压,再用滑动变阻器的电压除以灯泡的额定电流(串联,通过灯泡电流等于滑动变阻器的电流),这样就算出了滑动变阻器连入电路的电阻大小;(3)要求滑动变阻器在1min内消耗的电能是多少,根据公式W=Pt可知,就需要先算出滑动变阻器消耗的功率是多少.要求滑动变阻器消耗的功率是多少,根据公式P=UI可知,就需要先算出滑动变阻器两端的电压是多少(题中已经告诉电流为0.15A).而要算此时滑动变阻器两端的电压是多少,就不能用公式U=IR去计算了,因为此时滑动变阻器连入的阻值我们并不能直接算出来.这就需要我们换个思路去分析:因为图甲是小灯泡的电流﹣电压关系图象,那我们就可以先从图甲上找出当电流等于0.15A时,对应的灯泡电压是多少,然后根据串联电路电压规律再算出滑动变阻器两端的电压,从而最终就可以求出滑动变阻器在1min内消耗的电能.
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