Question

20．如图是小明制作的一只模拟调光灯．电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V．闭合开关，回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压为0.6V，流过灯泡的电流为0.1A；向左慢慢移动回形针使小灯泡正常发光，此时铅笔芯的功率是0.15W，求：
（1）回形针在最右端时小灯泡的功率？
（2）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内消耗的电能？
（3）小灯泡正常发光时的电功率？

Answer 1

分析 （1）知道回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压和流过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的功率；
（2）知道小灯泡正常发光时铅笔芯的功率，根据W=Pt求出铅笔芯5min内消耗的电能；
（3）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路电压特点求出铅笔芯两端的电压，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流，再根据P=UI求出灯泡的电功率．

解答 解：
（1）回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压U_L=0.6V，流过灯泡的电流I_L=0.1A，
则小灯泡的功率：P_L=U_LI_L=0.6V×0.1A=0.06W；
（2）小灯泡正常发光时，铅笔芯的功率P_铅=0.15W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，铅笔芯5min内消耗的电能：
W=P_铅t=0.15W×5×60s=45J；
（3）灯泡正常发光时的电压U_L额=2.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时铅笔芯两端的电压：U_铅=U-U_L额=3V-2.5V=0.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI可得，电路中的电流：
I=$\frac{{P}_{铅}}{{U}_{铅}}$=$\frac{0.15W}{0.5V}$=0.3A；
则灯泡正常发光时的电功率：
P_L额=U_L额I=2.5V×0.3A=0.75W．
答：（1）回形针在最右端时小灯泡的功率为0.06W；
（2）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内消耗的电能为45J；
（3）小灯泡正常发光时的电功率为0.75W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．