如图所示的电路中.用电动势E=6V的电池组向电阻R0=15Ω.额定电压U0=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的滑动片.使灯泡正常发光时.电流表的示数为0.6A.不计电源和电流表的电阻．求:(1)变阻器消耗的电功率PR.电路的效率η(灯泡消耗的功率为有效功率)．(2)为了使灯泡正常发光.同时要求电路有尽可能大的效率.在只能利用原有器材的情况下.如何� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

如图所示的电路中，用电动势E=6V的电池组向电阻R₀=15Ω，额定电压U₀=4.5V的灯泡供电．移动滑动变阻器R的滑动片，使灯泡正常发光时，电流表的示数为0.6A，不计电源和电流表的电阻．求：
（1）变阻器消耗的电功率P_R，电路的效率η（灯泡消耗的功率为有效功率）．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率η_M为多少？

分析：（1）变阻器的功率等于上下两部分功率之和．灯泡正常发光，其电压为U₀=4.5V．电源的内阻不计，路端电压U=E=6V，可确定出变阻器上下两部分的电压和电流，即可由功率公式P=UI分别求出变阻器消耗的电功率P_R．电路的效率等于灯泡的功率与总功率百分比．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．再求解效率η_M．

解答：解：（1）变阻器上部分电阻R₁的电压：U₁=E-U₀=1.5V
R₁的功率：P₁=U₁I=1.5×0.6W=0.9W
灯泡电流：I₀=

4.5

A=0.3A
变阻器上部分电阻R₂电流：I₂=I-I₀=0.3A
R₂功率：P₂=U₀I₂=4.5×0.3W=1.35W
变阻器消耗的电功率：P_R=P₁+P₂=2.25W
故电路的效率：η=

PR+P0

×100%=

1.35

3.6

×100%=37.5%
（2）将滑动变阻器接成限流电路，与灯泡串联．灯泡正常发光，电流为I₀=0.3A
电源总功率：P=EI₀=6×0.3W=1.8W
效率η_M=

×100%=75%
答：
（1）变阻器消耗的电功率P_R，电路的效率η为37.5%．
（2）为了使灯泡正常发光，同时要求电路有尽可能大的效率，在只能利用原有器材的情况下，如何选择变阻器的连接，此时效率η_M为75%．

点评：本题关键要根据电路结构，确定各部分电阻的电压和电流，知道效率的含义，运用欧姆定律和功率公式列式求解．

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