Question

10．某元件（阻值不变）R标有“6V 6W”字样，将该元件与灯L接入电路中，如图甲所示，通过灯L的电流随电压变化的图象如图乙所示，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，闭合开关后，发现两表示数突然变大，则电路出现的故障是小灯泡短路；排除故障后，闭合开关，在保证电路各元件都安全的情况下，灯L消耗的最大电功率可达到1W．

Answer 1

分析 由电路图可知，定值电阻R与灯泡L串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；
（1）闭合开关后，发现两表示数突然变大，说明电路中某处发生了短路故障，可能是R短路或L短路，然后进一步确定故障所在；
（2）元件正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出电阻R正常工作时的电流；
根据欧姆定律求出电阻R的阻值，根据欧姆定律求出电压表的示数为3V时电路中的电流，然后与电流表的量程进行比较，确定电路中的最大电流，由图象可知此时灯泡两端的电压，根据P=UI求出灯泡L消耗的最大电功率．

解答 解：
由电路图可知，定值电阻R与灯泡L串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；
（1）闭合开关后，发现两表示数突然变大，说明电路是接通的，且一定是某处发生了短路故障；若电阻R短路，则电压表也被短路了，其示数为0，不符合题意；所以，电路出现的故障是小灯泡短路了．
（2）由P=UI可得，元件R正常工作时的电流：
I_R=$\frac{{P}_{R}}{{U}_{R}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
由欧姆定律可得，元件R的电阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
串联电路中各处的电流相等，
电压表量程为“0～3V”，当电压表的示数最大为3V时，电路中的电流：
I′=$\frac{{U}_{R}′}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，
因电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流为0.5A，此时灯泡消耗的电功率最大，
由图乙可知，此时灯泡两端的电压U_L=2V，
灯泡消耗的最大功率：P_L大=U_LI_大=2V×0.5A=1W．
故答案为：小灯泡短路；1．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是确定灯泡消耗功率最大时电路中的最大电流．