Question

4．如圖所示是小明制作的一只模擬調(diào)光燈．電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關(guān)，回形針在鉛筆芯最右端時，燈泡兩端的電壓為0.6V，流過燈泡的電流為0.1A．向左移動回形針．小燈泡正常發(fā)光時，流過燈泡的電流為0.5A．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（2）回形針在最右端時，鉛筆芯接入電路的電阻：
（3）小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）知道額定電壓和正常發(fā)光時的電流，利用歐姆定律求燈絲電阻；
（2）回形針在最右端時，知道燈泡兩端的電壓，可求鉛筆芯兩端的電壓，又知道流過燈泡的電流，利用歐姆定律求鉛筆芯連入電路的電阻；
（3）小燈泡正常發(fā)光時，知道燈泡兩端的電壓（額定電壓），可求鉛筆芯兩端的電壓，又知道流過燈泡的電流，利W=UIt求鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能．

解答 解：
（1）由歐姆定律可得小燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（2）回形針在最右端時，
U_鉛筆芯=U-U_燈=3V-0.6V=2.4V，
鉛筆芯接入電路的電阻：
R_鉛筆芯=$\frac{{U}_{鉛筆芯}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.1A}$=24Ω；
（3）小燈泡正常發(fā)光時，U_燈=2.5V，I′=0.5A，
鉛筆芯兩端的電壓：
U_鉛筆芯′=U-U_燈′=3V-2.5V=0.5V，
鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能：
W=U_鉛筆芯′I′t=0.5V×0.5A×5×60s=75J．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時的電阻為5Ω；
（2）回形針在最右端時，鉛筆芯接入電路的電阻為24Ω；
（3）小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能為75J．

點評 本題考查了歐姆定律的應(yīng)用、電功的計算、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，利用好隱含條件“燈正常發(fā)光時，U_燈=U_額”是本題的關(guān)鍵．