【分析】
要解决这道题,我们分三个部分逐步思考:
1. 第一空:熔丝熔断的核心原因是电路中电流过大,电流过大的诱因有短路和用电器总功率过大。图(a)中电源电压为6V,要让C、D间熔丝熔断,可通过短路实现:原本电路是电源、开关、熔丝、灯泡串联,若在B、D(或A、D)间接入导线,会直接将灯泡短路,电流不经过灯泡,从电源正极经熔丝、导线回到负极,形成电源短路,电流会急剧增大,最终熔断熔丝。
2. 第二空:图(b)中,S₁、S₂控制的灯泡是并联在电路中的。根据并联电路的电流规律,干路电流等于各支路电流之和,每多闭合一个开关,就会增加一条支路,支路电流会叠加到干路中,因此干路的电流表示数会变大。
3. 第三空:再闭合S₃后,电阻丝也并联接入电路,此时并联的用电器数量增多,总电阻变小。结合电源电压不变的条件,根据公式$P=\frac{U^2}{R}$可知总功率会大幅增大,总电流也会随之过大,达到熔丝的熔断阈值,最终熔丝熔断,本质是用电器总功率过大导致的。
【解析】
1. 图(a)的短路分析:
当在B、D(或A、D)之间接入导线时,灯泡被短路,电路形成电源短路。根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电源电压$U$不变,短路后电路总电阻$R$极小,因此电路电流$I$会急剧增大,满足熔丝熔断的电流条件,熔丝熔断。
2. 图(b)的电流变化分析:
闭合开关$S$后,电路为干路通路;闭合$S_1$时,一个灯泡接入电路,电流表测该支路的电流(干路电流);再闭合$S_2$,第二个灯泡并联接入电路,并联电路中各支路电压等于电源电压,支路独立工作,干路电流等于各支路电流之和,因此干路电流增大,电流表示数变大。
3. 闭合$S_3$的熔丝熔断分析:
闭合$S_3$后,电阻丝并联接入电路,此时电路中所有用电器的总功率$P_{总}=P_1+P_2+P_3$,总功率远超过熔丝的承载上限。根据$P=UI$,电源电压$U$不变,总功率过大时总电流$I=\frac{P_{总}}{U}$会过大,达到熔丝的熔断电流,因此熔丝熔断,原因是用电器总功率过大(超负荷运行)。
【答案】
B、D(或A、D);变大;用电器总功率过大(超负荷运行)
【知识点】
熔丝熔断原因;并联电路电流规律;电功率与电流关系
【点评】
本题结合实物电路,将熔丝熔断的两种常见诱因与并联电路的电流、功率规律结合考查,需要学生能结合电路连接方式,分析电流和功率的变化,理解短路与总功率过大对电路的影响,注重对电路分析能力的考查。
【难度系数】
0.6