Question

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，鉛筆芯的功率是0.15W．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時，5min鉛筆芯消耗的電能；
（2）小燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（3）回形針在最右端和小燈泡正常發(fā)光時，小燈泡的功率之比．

Answer 1

解：（1）小燈泡正常發(fā)光時，U_燈=2.5V，
鉛筆芯兩端的電壓：
U_鉛筆芯=U-U_燈=3V-2.5V=0.5V，
∵小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯的功率是0.15W，P_鉛筆芯=U_鉛筆芯I
∴小燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流：I===0.3A，
則鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能：
W=U_鉛筆芯It=0.5V×0.3A×5×60s=45J．
（2）小燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R==≈8.3Ω；
（3）回形針在最右端時，燈泡的實(shí)際功率：P′=U_燈′I′=0.6V×0.1A=0.06W；
小燈泡正常發(fā)光時的功率：P=U_燈I=2.5V×0.3A=0.75W，
則P′：P=0.06W：0.75W=2：25．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時，5min鉛筆芯消耗的電能為45J；
（2）小燈泡正常發(fā)光時的電阻為8.3Ω；
（3）回形針在最右端和小燈泡正常發(fā)光時，小燈泡的功率之比為2：25．
分析：（1）小燈泡正常發(fā)光時，知道燈泡兩端的電壓（額定電壓），可求鉛筆芯兩端的電壓，再根據(jù)鉛筆芯的功率利用P=UI求出電路中的電流，最后根據(jù)W=UIt求鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能．
（2）知道額定電壓和正常發(fā)光時的電流，利用歐姆定律求燈絲電阻．
（3）回形針在最右端時，知道燈泡兩端的電壓和通過的電流，直接根據(jù)P=UI即可求出此時燈泡的功率；知道額定電壓和正常發(fā)光時的電流，直接根據(jù)P=UI即可求出燈泡正常發(fā)光的功率，從而得出小燈泡兩次功率之比．
點(diǎn)評：本題考查了歐姆定律的應(yīng)用、電功和電功率的計算、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，利用好隱含條件“燈正常發(fā)光時，U_燈=U_額”是本題的關(guān)鍵．