Question

一只小灯泡的额定电压为2.5V，将它连入如图甲所示电路中，电源电压为4.5V且保持不变，通过实验得到小灯泡的电流随电压变化的曲线图如图乙所示．

求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）为保证小灯泡的正常发光，此时滑动变阻器连入电路的电阻大小；
（3）当电流表的示数为0.15A时．滑动变阻器在1min内产生的热量．

Answer 1

解：（1）灯泡正常发光时的电压为2.5V，由图乙可知小灯泡的额定电流为I_L=0.2A，
小灯泡的额定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压：
U_R=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴由欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的电阻：
R====10Ω；
（3）由图乙可知，当电流表的示数为0.15A时，小灯泡两端的电压为1.5V，
则滑动变阻器两端的电压为：
U_R′=U-U_L′=4.5V-1.5V=3V，
滑动变阻器在1min内产生的热量：
Q_R′=I²R_R′t=U_R′It=3V×0.15A×60s=27J．
答：（1）小灯泡的额定功率为0.5W；
（2）为保证小灯泡的正常发光，此时滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω；
（3）当电流表的示数为0.15A时，滑动变阻器在1min内产生的热量为27J．
分析：（1）额定电压下灯泡正常发光，由图乙得出对应的电流，利用P=UI求出小灯泡的额定功率；
（2）根据串联电路的电压特点求出小灯泡的正常发光时滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻；
（3）根据图象得出通过灯泡的电流为0.15A时两端的电压，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用Q=I²Rt=UIt求出滑动变阻器在1min内产生的热量．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的灵活应用，关键是根据图象读出电流与电压的对应值．