Question

17．一小燈泡額定電壓為2.5V，小燈泡電流隨電壓變化的曲線如圖甲所示，將它連入如圖乙所示電路中，電源電壓為6V且保持不變．
求：
（1）小燈泡的額定功率；
（2）為保證小燈泡正常發光，此時滑動變阻器連入電路的電阻大��；
（3）當電流表示的示數為0.15A時，滑動變阻器在1min內消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據圖象讀出通過燈泡的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）燈泡正常發光時，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻；
（3）當電流表示的示數為0.15A時，根據圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據W=UIt求出在1min內消耗的電能．

解答 解：（1）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時通過的電流I_L=0.2A，
則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）燈泡正常發光時，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω；
（3）由圖象可知，當電流表示的示數I=0.15A時，燈泡兩端的電壓U_L′=1.5V，
此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L′=6V-1.5V=4.5V，
滑動變阻器在1min內消耗的電能：
W_滑=U_滑′It=4.5V×0.15A×60s=40.5J．
答：（1）小燈泡的額定功率為0.5W；
（2）為保證小燈泡正常發光，此時滑動變阻器連入電路的電阻為17.5Ω；
（3）當電流表示的示數為0.15A時，滑動變阻器在1min內消耗的電能為40.5J．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功公式、電功率公式的應用，關鍵是根據圖象讀出通過燈泡電流對應的電壓關系，要注意燈泡的電阻是變化的．