Question

10．某元件（阻值不變）R標(biāo)有“6V 6W”字樣，將該元件與燈L接入電路中，如圖甲所示，通過(guò)燈L的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為“0～3V”，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩表示數(shù)突然變大，則電路出現(xiàn)的故障是小燈泡短路；排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，在保證電路各元件都安全的情況下，燈L消耗的最大電功率可達(dá)到1W．

Answer 1

分析 由電路圖可知，定值電阻R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
（1）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩表示數(shù)突然變大，說(shuō)明電路中某處發(fā)生了短路故障，可能是R短路或L短路，然后進(jìn)一步確定故障所在；
（2）元件正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出電阻R正常工作時(shí)的電流；
根據(jù)歐姆定律求出電阻R的阻值，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為3V時(shí)電路中的電流，然后與電流表的量程進(jìn)行比較，確定電路中的最大電流，由圖象可知此時(shí)燈泡兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡L消耗的最大電功率．

解答 解：
由電路圖可知，定值電阻R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
（1）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩表示數(shù)突然變大，說(shuō)明電路是接通的，且一定是某處發(fā)生了短路故障；若電阻R短路，則電壓表也被短路了，其示數(shù)為0，不符合題意；所以，電路出現(xiàn)的故障是小燈泡短路了．
（2）由P=UI可得，元件R正常工作時(shí)的電流：
I_R=$\frac{{P}_{R}}{{U}_{R}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
由歐姆定律可得，元件R的電阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，
電壓表量程為“0～3V”，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{R}′}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，
因電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流為0.5A，此時(shí)燈泡消耗的電功率最大，
由圖乙可知，此時(shí)燈泡兩端的電壓U_L=2V，
燈泡消耗的最大功率：P_L大=U_LI_大=2V×0.5A=1W．
故答案為：小燈泡短路；1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是確定燈泡消耗功率最大時(shí)電路中的最大電流．