Question

【題目】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(fā)光，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻大小；
（3）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.15A時(shí)，滑動(dòng)變阻器在1min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲可知小燈泡的額定電流為IL=0.2A，所以小燈泡的額定功率為：P額=U額I額=2.5V×0.2A=0.5W
（2）解：小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：UR=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V，

滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)，所以通過滑動(dòng)變阻器的電流IR=IL=0.2A，

由歐姆定律，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為：

R= = =17.5Ω

（3）解：當(dāng)電流表的示數(shù)為0.15A時(shí)，小燈泡兩端的電壓為1.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：

UR′=U﹣UL′=6V﹣1.5V=4.5V，

滑動(dòng)變阻器的電功率為：P=UR′IR′=4.5V×0.15A=0.675W，

在1min內(nèi)消耗的電能為：W=Pt=0.675W×60s=40.5J

【解析】（1）先從圖甲中找出電壓U=2.5V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流（額定電流），然后根據(jù)公式P=UI就可以算出小燈泡的額定功率；（2）當(dāng)小燈泡兩端的實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，根據(jù)這一點(diǎn)我們可以先確定小燈泡的電壓應(yīng)為2.5V，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律算出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再用滑動(dòng)變阻器的電壓除以燈泡的額定電流（串聯(lián)，通過燈泡電流等于滑動(dòng)變阻器的電流），這樣就算出了滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻大小；（3）要求滑動(dòng)變阻器在1min內(nèi)消耗的電能是多少，根據(jù)公式W=Pt可知，就需要先算出滑動(dòng)變阻器消耗的功率是多少．要求滑動(dòng)變阻器消耗的功率是多少，根據(jù)公式P=UI可知，就需要先算出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是多少（題中已經(jīng)告訴電流為0.15A）．而要算此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是多少，就不能用公式U=IR去計(jì)算了，因?yàn)榇藭r(shí)滑動(dòng)變阻器連入的阻值我們并不能直接算出來．這就需要我們換個(gè)思路去分析：因?yàn)閳D甲是小燈泡的電流﹣電壓關(guān)系圖象，那我們就可以先從圖甲上找出當(dāng)電流等于0.15A時(shí)，對(duì)應(yīng)的燈泡電壓是多少，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律再算出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，從而最終就可以求出滑動(dòng)變阻器在1min內(nèi)消耗的電能．