题目内容
11．
电源电压为25V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其上标有“50Ω 2A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡L标有“5V 1W”的字样．（1）灯泡L正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡恰好正常工作，求R1的阻值．
（3）S、S1、S2均闭合，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路功率最大？并求出此种情况下电路1min消耗的电能．
分析 （1）根据公式I=$\frac{P}{U}$计算灯泡的额定电流；
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡与R1串联，根据灯泡的额定电压求出R1两端的电压，通过R1的电流等于灯泡的额定电流，由欧姆定律可求得R1的阻值；
（3）根据题意，确定出电路中的最大电流值，便可得出变阻器对应的阻值；
由W=UIt可计算出1min内消耗的电能．
解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡的额定电流I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{1W}{5V}$=0.2A；
（2）闭合S、断开S1、S2，R1与L串联，灯泡正常工作，则UL=5V，IL=0.2A，
R1两端的电压U1=U-UL=25V-5V=20V；
由I=$\frac{U}{R}$得，定值电阻的电阻大小为：R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω；
（3）S、S1、S2均闭合时，电路电压为25V，L短路，R1与R2并联，此时通过R1的电流是一个定值，大小为：
IR1=$\frac{{U}_{R1}}{{R}_{1}}$=$\frac{25V}{100Ω}$=0.25A，
R1的电功率为PR1=UR1IR1=25V×0.25A=6.25W，
如果电路干路中的电流为电流表A2允许通过的最大电流3A，而R1的电流为0.25A，这时R2通过的电流为：
IR2=I总-IR1=3A-0.25A=2.75A＞2A，超过了变阻器允许通过的最大电流，所以R2中能通过的最大电流为2A，于是此时滑动变阻器R2连入电路的阻值为：
R2=$\frac{U}{{I}_{2最大}}$=$\frac{25V}{2A}$=12.5Ω；
R2最大功率为PR2大=UIR2大=25V×2A=50W
从而电路中最大功率为P总大=PR1+PR2大=6.25W+50W=56.25W；
由P=$\frac{W}{t}$得，电路1min消耗的电能最大值W=P总大t=56.25W×60s=3375J．
答：（1）灯泡正常工作时的电流是0.2A；
（2）R1的阻值为100Ω；
（3）滑动变阻器R2为12.5Ω时电路功率最大，此时电路1min消耗的电能值是3375J．
点评 本题是有关电功率的综合计算题目，该题难度较大，关键能够正确分析电路，并熟练掌握功率和欧姆定律的公式，同时掌握串并联电路的电流、电压规律，（3）问能够确定电路中的最大电流值是解决问题的关键．
阅读快车系列答案
近年，在国家新农村建设政策的支持下，农村道路两旁安装有太阳能路灯，这样改善了农村的村容村貌，如图所示，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能．太阳能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源．
如图是一个天然气泄漏检测电路的原理图．电源电压恒定不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻（其阻值随天然气浓度的增大而减小），则（ ）①天然气浓度增大，电压表示数变大
②天然气浓度减小，电流表示数变大
③天然气浓度增大，电路消耗的总电功率变小
④天然气浓度减小，电压表与电流表示数的比值不变．
| A． | 只有①④正确 | B． | 只有②③正确 | C． | 只有①②正确 | D． | 只有③④正确 |
| A． | 家中安装照明电路时，开关接在零线上 | |
| B． | 用电器失火时，先用水灭火，再切断电源 | |
| C． | 家庭电路中电流过大的原因，一定是电路中某处发生短路 | |
| D． | 在山区遇雷雨时，不可以靠在岩壁或大树下避雨 |
