Question

14．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，流过灯泡的电流为0.15A．求：
（1）铅笔芯可提供的最大电阻；
（2）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内铅笔芯消耗的内能；
（3）小灯泡正常发光时的功率．

Answer 1

分析 （1）当回形针在铅笔芯最右端时，根据串联电路的电压特点求出铅笔芯电阻两端的电压，利用欧姆定律求出铅笔芯接入电路的电阻；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，由此可得铅笔芯电压，由W=UIt计算5min内铅笔芯消耗的内能；
（3）根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）由图铅笔芯与灯泡串联，当回形针在最右端时，铅笔芯连入阻值最大，
串联电路中总电压等于各分电压之和，所以当回形针在铅笔芯最右端时，铅笔芯电阻两端的电压：
U_铅笔芯=U-U_L=3V-0.6V=2.4V，
串联电路中电流处处相等，所以I=I_L=I_铅笔芯=0.1A，
根据欧姆定律可得，铅笔芯接入电路的电阻：
R_铅笔=$\frac{{U}_{铅笔芯}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.1A}$=24Ω；
（2）小灯泡正常发光时，U_L′=U_额=2.5V，
此时铅笔芯电阻两端的电压：U_铅笔芯′=U-U_L′=3V-2.5V=0.5V，
I′=I_L′=I_铅笔芯′=0.15A，
5min内铅笔芯消耗的内能：
W=U_铅笔芯′I′t=0.5V×0.15A×5×60s=22.5J；
（3）灯泡的额定功率：
P=U_额I_L′=2.5V×0.15A=0.375W．
答：（1）铅笔芯可提供的最大电阻是24Ω；
（2）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内铅笔芯消耗的内能是22.5J；
（3）小灯泡正常发光时的功率是.375W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是知道额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．