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(2013?大丰市二模)如图所示是小明制作的一只模拟调光灯.电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V.闭合开关,回形针在铅笔芯最右端时,灯泡两端的电压为0.6V,流过灯泡的电流为0.1A.向左移动回形针,小灯泡正常发光时,铅笔芯的功率是0.15W.求:
(1)小灯泡正常发光时,5min铅笔芯消耗的电能;
(2)小灯泡正常发光时的电阻;
(3)回形针在最右端和小灯泡正常发光时,小灯泡的功率之比.
分析:(1)小灯泡正常发光时,知道灯泡两端的电压(额定电压),可求铅笔芯两端的电压,再根据铅笔芯的功率利用P=UI求出电路中的电流,最后根据W=UIt求铅笔芯5min内消耗的电能.
(2)知道额定电压和正常发光时的电流,利用欧姆定律求灯丝电阻.
(3)回形针在最右端时,知道灯泡两端的电压和通过的电流,直接根据P=UI即可求出此时灯泡的功率;知道额定电压和正常发光时的电流,直接根据P=UI即可求出灯泡正常发光的功率,从而得出小灯泡两次功率之比.
解答:解:(1)小灯泡正常发光时,U=2.5V,
铅笔芯两端的电压:
U铅笔芯=U-U=3V-2.5V=0.5V,
∵小灯泡正常发光时,铅笔芯的功率是0.15W,P铅笔芯=U铅笔芯I
∴小灯泡正常发光时,电路中的电流:I=
P铅笔芯
U铅笔芯
=
0.15W
0.5V
=0.3A,
则铅笔芯5min内消耗的电能:
W=U铅笔芯It=0.5V×0.3A×5×60s=45J.
(2)小灯泡正常发光时的电阻:
R=
U
I
=
2.5V
0.3A
≈8.3Ω;
(3)回形针在最右端时,灯泡的实际功率:P′=U′I′=0.6V×0.1A=0.06W;
小灯泡正常发光时的功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W,
则P′:P=0.06W:0.75W=2:25.
答:(1)小灯泡正常发光时,5min铅笔芯消耗的电能为45J;
(2)小灯泡正常发光时的电阻为8.3Ω;
(3)回形针在最右端和小灯泡正常发光时,小灯泡的功率之比为2:25.
点评:本题考查了欧姆定律的应用、电功和电功率的计算、串联电路的电压关系,利用好隐含条件“灯正常发光时,U=U”是本题的关键.
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