Question

17．一小灯泡额定电压为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）当电流表示的示数为0.15A时，滑动变阻器在1min内消耗的电能．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图象读出通过灯泡的电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）灯泡正常发光时，根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻；
（3）当电流表示的示数为0.15A时，根据图象读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据W=UIt求出在1min内消耗的电能．

解答 解：（1）由图象可知，灯泡两端的电压U_L=2.5V时通过的电流I_L=0.2A，
则灯泡的额定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）灯泡正常发光时，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω；
（3）由图象可知，当电流表示的示数I=0.15A时，灯泡两端的电压U_L′=1.5V，
此时滑动变阻器两端的电压：
U_滑′=U-U_L′=6V-1.5V=4.5V，
滑动变阻器在1min内消耗的电能：
W_滑=U_滑′It=4.5V×0.15A×60s=40.5J．
答：（1）小灯泡的额定功率为0.5W；
（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为17.5Ω；
（3）当电流表示的示数为0.15A时，滑动变阻器在1min内消耗的电能为40.5J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功公式、电功率公式的应用，关键是根据图象读出通过灯泡电流对应的电压关系，要注意灯泡的电阻是变化的．