Question

如圖所示是小明制作的一只模擬調光燈．電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關，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，小燈泡正常發光時，流過燈泡的電流為0.3A．求：
（1）小燈泡正常發光時的電阻；
（2）回形針在最右端時，鉛筆芯接入電路的電阻；
（3）小燈泡正常發光時，鉛筆芯5min內消耗的電能．

Answer 1

【答案】分析：（1）知道額定電壓和正常發光時的電流，利用歐姆定律求燈絲電阻；
（2）回形針在最右端時，知道燈泡兩端的電壓，可求鉛筆芯兩端的電壓，又知道流過燈泡的電流，利用歐姆定律求鉛筆芯連入電路的電阻；
（3）小燈泡正常發光時，知道燈泡兩端的電壓（額定電壓），可求鉛筆芯兩端的電壓，又知道流過燈泡的電流，利W=UIt求鉛筆芯5min內消耗的電能．
解答：解：（1）小燈泡正常發光時的電阻：
R==≈8.3Ω；
（2）回形針在最右端時，
U_鉛筆芯=U-U_燈=3V-0.6V=2.4V，
鉛筆芯接入電路的電阻：
R_鉛筆芯===24Ω；
（3）小燈泡正常發光時，U_燈=2.5V，I′=0.3A，
鉛筆芯兩端的電壓：
U_鉛筆芯′=U-U_燈′=3V-2.5V=0.5V，
鉛筆芯5min內消耗的電能：
W=U_鉛筆芯′I′t=0.5V×0.3A×5×60s=45J．
答：（1）小燈泡正常發光時的電阻為8.3Ω；
（2）回形針在最右端時，鉛筆芯接入電路的電阻為24Ω；
（3）小燈泡正常發光時，鉛筆芯5min內消耗的電能為45J．
點評：本題考查了歐姆定律的應用、電功的計算、串聯電路的電壓關系，利用好隱含條件“燈正常發光時，U_燈=U_額”是本題的關鍵．