题目内容
如图所示的电路中，用电动势E=6V的电池组向电阻R0=15Ω，额定电压U0=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的滑动片，使灯泡正常发光时，电流表的示数为0.6A，不计电源和电流表的电阻．求：（1）变阻器消耗的电功率PR，电路的效率η（灯泡消耗的功率为有效功率）．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率ηM为多少？
分析：（1）变阻器的功率等于上下两部分功率之和．灯泡正常发光，其电压为U0=4.5V．电源的内阻不计，路端电压U=E=6V，可确定出变阻器上下两部分的电压和电流，即可由功率公式P=UI分别求出变阻器消耗的电功率PR．电路的效率等于灯泡的功率与总功率百分比．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．再求解效率ηM．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．再求解效率ηM．
解答：解：（1）变阻器上部分电阻R1的电压：U1=E-U0=1.5V
R1的功率：P1=U1I=1.5×0.6W=0.9W
灯泡电流：I0=
=
A=0.3A
变阻器上部分电阻R2电流：I2=I-I0=0.3A
R2功率：P2=U0I2=4.5×0.3W=1.35W
变阻器消耗的电功率：PR=P1+P2=2.25W
故电路的效率：η=
×100%=
×100%=37.5%
（2）将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．灯泡正常发光，电流为I0=0.3A
电源总功率：P=EI0=6×0.3W=1.8W
效率ηM=
×100%=75%
答：
（1）变阻器消耗的电功率PR，电路的效率η为37.5%．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率ηM为75%．
R1的功率：P1=U1I=1.5×0.6W=0.9W
灯泡电流：I0=
| U0 |
| R0 |
| 4.5 |
| 15 |
变阻器上部分电阻R2电流：I2=I-I0=0.3A
R2功率：P2=U0I2=4.5×0.3W=1.35W
变阻器消耗的电功率：PR=P1+P2=2.25W
故电路的效率：η=
| P0 |
| PR+P0 |
| 1.35 |
| 3.6 |
（2）将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．灯泡正常发光，电流为I0=0.3A
电源总功率：P=EI0=6×0.3W=1.8W
效率ηM=
| p0 |
| p |
答：
（1）变阻器消耗的电功率PR，电路的效率η为37.5%．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率ηM为75%．
点评：本题关键要根据电路结构，确定各部分电阻的电压和电流，知道效率的含义，运用欧姆定律和功率公式列式求解．
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