Question

（2008?閘北區(qū)二模）如圖所示的電路中，電源電壓為4.5伏，燈泡上標(biāo)有“2.5V，0.5W”字樣，滑動(dòng)變阻器的最大電阻為20歐．不計(jì)燈泡電阻的變化，閉合電鍵S，求：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈泡的電流．
（2）如果燈泡兩端的電壓不超過(guò)額定電壓，電壓表示數(shù)的變化范圍．
（3）如果燈泡正常發(fā)光時(shí)，能將其消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為光能，此電路將電源提供的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率．

Answer 1

分析：（1）由燈泡銘牌可知，其額定電壓是2.5V，額定功率是0.5W，由P=UI的變形公式可以求出它正常發(fā)光時(shí)的電流．
（2）電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出電壓表示數(shù)變化范圍．
（3）求出電路總功率，然后應(yīng)用效率公式求出效率．

解答：解：（1）∵P=UI，
∴燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I=

P

U

=

0.5W

2.5V

=0.2A；
（2）∵I=

U

R

，
∴燈泡電阻：
R_L=

U

I

2.5V

0.2A

=12.5Ω，
燈泡兩端實(shí)際電壓不超過(guò)額定電壓，
所以燈泡兩端最高電壓為2.5伏，電壓表的最小電壓為2伏．
當(dāng)變阻器接入電路中電阻最大時(shí)，電路電流：
I=

U

RL+R滑最大

=

4.5V

12.5Ω+20Ω

=0.1385A，
∵I=

U

R

，
∴滑動(dòng)變阻器兩端電壓：
U_最大=IR_滑=0.1385A×20Ω=2.77V，
電壓表的讀數(shù)應(yīng)為U=2.77伏，即2伏-2.77伏之間；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路總功率：
P_總=U I=4.5V×0.2A=0.9W，
η=

PL

P總

=

0.5W

0.9W

≈55.5%；
答：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過(guò)燈泡的電流0.2A．
（2）如果燈泡兩端的電壓不超過(guò)額定電壓，電壓表示數(shù)的變化范圍2V～2.77V．
（3）如果燈泡正常發(fā)光時(shí)，能將其消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為光能，此電路將電源提供的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率55.5%．

點(diǎn)評(píng)：分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律即可正確解題．