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13.在如圖所示的電路中,電流表的量程為0-0.6A,電壓表的量程為0-15V,電源電壓U=18V.燈泡的阻值保持不變.(請畫出每個小題的等效電路圖)
(1)閉合開關S1、S3時,電路消耗的功率為16.2W,則燈泡的電阻R1的阻值為多少?
(2)閉合開關S1、S2、S3時,電路消耗的總功率為27W,則燈泡R2的阻值為多少?
(3)閉合開關S2、S4時,然后,在不損壞電流表、電壓表的情況下,通過調節滑動變阻器,使電路中的電流都達到允許的最大值.此時滑動變阻器消耗的功率為多少?

分析 (1)由電路圖可知,閉合開關S1、S3時,只有燈泡R1的接入電路,由電功率的變形公式可以求出燈泡的電阻阻值;
(2)由電路圖可知,閉合開關S1、S2、S3時,燈R1與R2并聯接入電路,由并聯電路特點求出燈R2的功率,然后由電功率的變形公式求出燈泡R2的阻值;
(3)根據電路圖,分析電路結構,作出閉合開關S4,S2時的等效電路圖,然后根據串并聯電路特點、歐姆定律、電功率公式解題.

解答 解:
(1)由電路圖可知,閉合開關S1、S3時,等效電路圖如圖所示,電路中只有R1連入,

由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡電阻:R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(18V)^{2}}{16.2W}$=20Ω;
(2)由電路圖可知,閉合開關S1、S2、S3時,燈R1與R2并聯接入電路,由并聯電路特點求出燈R2的功率,然后由電功率的變形公式求出燈泡R2的阻值.等效電路圖如圖所示:

燈泡R2的電功率:P2=P-P1=27W-16.2W=10.8W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡電阻:R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{(18V)^{2}}{10.8W}$=30Ω;
(3)閉合開關S4、S2時的等效電路圖如圖所示:

當滑片左移時,在不損壞電流表和電壓表的情況下有:
若I=0.6A,由I=$\frac{U}{R}$,
可得:U2=I2R2=IR2=0.6A×30Ω=18V>15V,
所以I最大′=$\frac{{U}_{2最大}}{{R}_{2}}$=$\frac{15V}{30Ω}$=0.5A,
所以U3′=U-U2最大=18V-15V=3V,
此時滑動變阻器消耗的功率:
P3′=U3′I3′=U3′I最大′=3V×0.5A=1.5W.
答:(1)燈泡的電阻R1的阻值為20Ω;
(2)燈泡R2的阻值為30Ω;
(3)此時滑動變阻器消耗的功率為1.5W.

點評 本題考查了求燈泡的電阻、滑動變阻器的功率的計算,分析清楚電路結構、畫出等效電路圖、熟練應用歐姆定律、電功率公式是正確解題的關鍵.

練習冊系列答案
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(2)根據圖示的情形可知,電磁鐵甲的上端是S極;電磁鐵甲(選填“甲”或“乙”)的磁性較強,說明電流一定時,線圈匝數線圈匝數越多,電磁鐵的磁性越強;實驗發現被電磁鐵吸引的大頭針下端是分散的,其原因是大頭針被磁化.

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①畫出拉力F2,并畫出F2的力臂12
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