Question

4．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0.5A．求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）回形针在最右端时，铅笔芯接入电路的电阻：
（3）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内消耗的电能．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）回形针在最右端时，知道灯泡两端的电压，可求铅笔芯两端的电压，又知道流过灯泡的电流，利用欧姆定律求铅笔芯连入电路的电阻；
（3）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，又知道流过灯泡的电流，利W=UIt求铅笔芯5min内消耗的电能．

解答 解：
（1）由欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻：
R=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（2）回形针在最右端时，
U_铅笔芯=U-U_灯=3V-0.6V=2.4V，
铅笔芯接入电路的电阻：
R_铅笔芯=$\frac{{U}_{铅笔芯}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.1A}$=24Ω；
（3）小灯泡正常发光时，U_灯=2.5V，I′=0.5A，
铅笔芯两端的电压：
U_铅笔芯′=U-U_灯′=3V-2.5V=0.5V，
铅笔芯5min内消耗的电能：
W=U_铅笔芯′I′t=0.5V×0.5A×5×60s=75J．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为5Ω；
（2）回形针在最右端时，铅笔芯接入电路的电阻为24Ω；
（3）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内消耗的电能为75J．

点评 本题考查了欧姆定律的应用、电功的计算、串联电路的电压关系，利用好隐含条件“灯正常发光时，U_灯=U_额”是本题的关键．