登录
8. 实验室有两个额定电压相同的小灯泡$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$，将它们并联接入电路，如图所示。闭合开关，两个灯泡均发光，电流表$\mathrm{A}_1$示数比电流表$\mathrm{A}_2$示数小，下列说法正确的是 （
A.电流对灯泡$\mathrm{L}_1$做功多
B.灯泡$\mathrm{L}_1$的电阻小于灯泡$\mathrm{L}_2$
C.灯泡$\mathrm{L}_1$的实际功率大于灯泡$\mathrm{L}_2$
D.灯泡$\mathrm{L}_1$的额定功率小于灯泡$\mathrm{L}_2$
D
）A.电流对灯泡$\mathrm{L}_1$做功多
B.灯泡$\mathrm{L}_1$的电阻小于灯泡$\mathrm{L}_2$
C.灯泡$\mathrm{L}_1$的实际功率大于灯泡$\mathrm{L}_2$
D.灯泡$\mathrm{L}_1$的额定功率小于灯泡$\mathrm{L}_2$
答案
8.D
解析
【分析】首先明确电路连接：$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，并联电路各支路电压相等（等于电源电压）；电流表$\mathrm{A}_1$测$\mathrm{L}_1$支路电流$I_1$，$\mathrm{A}_2$测$\mathrm{L}_2$支路电流$I_2$，由题知$I_1＜I_2$。接下来结合并联电路特点、欧姆定律、电功和电功率公式，逐一分析选项：
1. 并联时电压$U$相同，根据欧姆定律可推导电阻关系；
2. 实际功率$P=UI$，结合电流大小判断实际功率；
3. 电流做功$W=UIt$，需结合时间分析做功多少；
4. 额定功率$P_{\mathrm{额}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R}$，结合电阻关系判断额定功率。
【解析】由图可知，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，因此两灯两端电压相等，即$U_1=U_2=U$。电流表$\mathrm{A}_1$测$\mathrm{L}_1$的电流$I_1$，$\mathrm{A}_2$测$\mathrm{L}_2$的电流$I_2$，已知$I_1＜I_2$。
选项A：电流做功$W=UIt$，题目未给出通电时间$t$，无法比较电流做功多少，故A错误；
选项B：根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，变形得$R=\frac{U}{I}$，因$U$相同、$I_1＜I_2$，所以$R_1＞R_2$，即$\mathrm{L}_1$的电阻大于$\mathrm{L}_2$的电阻，故B错误；
选项C：实际功率$P=UI$，$U$相同，$I_1＜I_2$，则$P_1=UI_1 ＜ P_2=UI_2$，即$\mathrm{L}_1$的实际功率小于$\mathrm{L}_2$的实际功率，故C错误；
选项D：两灯额定电压$U_{\mathrm{额}}$相同，额定功率$P_{\mathrm{额}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R}$，因$R_1＞R_2$，所以$P_{\mathrm{额}1}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R_1} ＜ P_{\mathrm{额}2}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R_2}$，即$\mathrm{L}_1$的额定功率小于$\mathrm{L}_2$的额定功率，故D正确。
【答案】D
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电功率
【点评】本题考查并联电路规律、欧姆定律和电功率公式的应用，核心是明确电流表测量对象，结合公式分析各物理量的关系，属于初中物理基础题型。
【难度系数】0.5
1. 并联时电压$U$相同，根据欧姆定律可推导电阻关系；
2. 实际功率$P=UI$，结合电流大小判断实际功率；
3. 电流做功$W=UIt$，需结合时间分析做功多少；
4. 额定功率$P_{\mathrm{额}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R}$，结合电阻关系判断额定功率。
【解析】由图可知，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，因此两灯两端电压相等，即$U_1=U_2=U$。电流表$\mathrm{A}_1$测$\mathrm{L}_1$的电流$I_1$，$\mathrm{A}_2$测$\mathrm{L}_2$的电流$I_2$，已知$I_1＜I_2$。
选项A：电流做功$W=UIt$，题目未给出通电时间$t$，无法比较电流做功多少，故A错误；
选项B：根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，变形得$R=\frac{U}{I}$，因$U$相同、$I_1＜I_2$，所以$R_1＞R_2$，即$\mathrm{L}_1$的电阻大于$\mathrm{L}_2$的电阻，故B错误；
选项C：实际功率$P=UI$，$U$相同，$I_1＜I_2$，则$P_1=UI_1 ＜ P_2=UI_2$，即$\mathrm{L}_1$的实际功率小于$\mathrm{L}_2$的实际功率，故C错误；
选项D：两灯额定电压$U_{\mathrm{额}}$相同，额定功率$P_{\mathrm{额}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R}$，因$R_1＞R_2$，所以$P_{\mathrm{额}1}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R_1} ＜ P_{\mathrm{额}2}=\frac{U_{\mathrm{额}}^2}{R_2}$，即$\mathrm{L}_1$的额定功率小于$\mathrm{L}_2$的额定功率，故D正确。
【答案】D
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电功率
【点评】本题考查并联电路规律、欧姆定律和电功率公式的应用，核心是明确电流表测量对象，结合公式分析各物理量的关系，属于初中物理基础题型。
【难度系数】0.5
9. ★★（新考法 角度新）半导体二极管具有单向导电性，其电路符号为$△right|$，当电流沿符号方向从左向右流向二极管时，电路导通；当电流沿符号方向从右向左流向二极管时，电路截止不通，在家用电器中有广泛应用。冬天小德家买来一台电热取暖器，说明书中标有“220 V 200 W”字样。小德将取暖器接入家庭电路中，再将调节开关上的滑块调至“1”位置，电炉丝不亮，将滑块调至“2”位置时，电炉丝暗红，将开关调至“3”位置时，电炉丝正常工作（如图甲所示）。他拆开调节开关，发现内部接有一个二极管及两个开关，请在图乙虚线框中画出调节开关内部的结构。当开关调至“2”位置时，该取暖器的实际电功率是
100
W。答案
9.【解】如图所示。
100 【点拨】由题意可得，电路有三种状态，分别是断路、电炉丝直接接在电源上和二极管与电炉丝串联，电路如图所示。二极管具有单向导电性，其与电炉丝串联时，在一段时间内，电路有一半时间是导通的，取暖器两端的电压$U=U_额$，电流$I=I_额$，通电时间$t'=\frac{t}{2}$，则取暖器的实际功率$P=\frac{W}{t}=\frac{UIt'}{t}=\frac{UI}{2}=\frac{P_额}{2}=\frac{200\ \mathrm{W}}{2}=100\ \mathrm{W}$。解析
【分析】
首先根据开关不同位置的现象分析电路状态：滑块在1位置时电炉不亮，说明电路断路；滑块在2位置时电炉暗红，说明电炉功率减小，结合二极管单向导电性，可知此时电路串联了二极管，利用其单向导电使电路半周期导通，功率减半；滑块在3位置时电炉正常工作，说明电炉直接接在电源两端，无额外分压。据此设计内部结构：设置两个开关，一个控制电路通断（对应1位置），另一个与二极管并联（对应3位置，短路二极管），2位置时二极管串联接入。计算实际功率时，利用二极管单向导电，串联后相同时间内消耗的电能为额定情况的一半，故实际功率为额定功率的1/2。
【解析】
1. 内部结构设计：
开关调至1位置时，开关S断开，电路断路，电炉不工作；
开关调至2位置时，开关S闭合，开关S'断开，二极管与电炉丝串联，利用二极管单向导电性，交流电中仅半个周期电路导通，电炉功率减小；
开关调至3位置时，开关S、S'均闭合，二极管被短路，电炉丝直接接电源，正常工作。
内部结构如图（对应题目给出的参考图）。
2. 实际功率计算：
已知电炉额定功率$P_{额}=200\ \mathrm{W}$，串联二极管后，电路仅半个周期导通，相同时间内消耗的电能$W=\frac{1}{2}W_{额}$，根据$P=\frac{W}{t}$，实际功率$P_{实}=\frac{P_{额}}{2}=\frac{200\ \mathrm{W}}{2}=100\ \mathrm{W}$。
【答案】
100 W
【知识点】
二极管单向导电性、电功率计算
【点评】
本题结合电热取暖器的功率调节，考查半导体二极管的单向导电性及电功率的计算，将物理知识应用于生活实际，体现了物理的实用性，需要理解二极管对电路的影响及功率与电能的关系。
【难度系数】
0.5
首先根据开关不同位置的现象分析电路状态：滑块在1位置时电炉不亮，说明电路断路；滑块在2位置时电炉暗红，说明电炉功率减小，结合二极管单向导电性，可知此时电路串联了二极管，利用其单向导电使电路半周期导通，功率减半；滑块在3位置时电炉正常工作，说明电炉直接接在电源两端，无额外分压。据此设计内部结构：设置两个开关，一个控制电路通断（对应1位置），另一个与二极管并联（对应3位置，短路二极管），2位置时二极管串联接入。计算实际功率时，利用二极管单向导电，串联后相同时间内消耗的电能为额定情况的一半，故实际功率为额定功率的1/2。
【解析】
1. 内部结构设计：
开关调至1位置时，开关S断开，电路断路，电炉不工作；
开关调至2位置时，开关S闭合，开关S'断开，二极管与电炉丝串联，利用二极管单向导电性，交流电中仅半个周期电路导通，电炉功率减小；
开关调至3位置时，开关S、S'均闭合，二极管被短路，电炉丝直接接电源，正常工作。
内部结构如图（对应题目给出的参考图）。
2. 实际功率计算：
已知电炉额定功率$P_{额}=200\ \mathrm{W}$，串联二极管后，电路仅半个周期导通，相同时间内消耗的电能$W=\frac{1}{2}W_{额}$，根据$P=\frac{W}{t}$，实际功率$P_{实}=\frac{P_{额}}{2}=\frac{200\ \mathrm{W}}{2}=100\ \mathrm{W}$。
【答案】
100 W【知识点】
二极管单向导电性、电功率计算
【点评】
本题结合电热取暖器的功率调节，考查半导体二极管的单向导电性及电功率的计算，将物理知识应用于生活实际，体现了物理的实用性，需要理解二极管对电路的影响及功率与电能的关系。
【难度系数】
0.5
10. ★★ 老旧小区改造的内容之一——电路增容，是指增加居民用电的总额定功率，为保障增容后的线路安全，需要更换入户线。以小典家为例，可以将为他家供电的入户线和他家所有用电器简化成如图所示的电路模型，$R$为入户线的总电阻，所有用电器两端的电压$U=220\ \mathrm{V}$保持不变。增容前$R=0.05\ \Omega$，他家用电的总额定功率$P=8.8\ \mathrm{kW}$。
(1)增容前，当小典家用电达到总额定功率$P$时，求：
①入户线中的电流$I$；
②入户线上消耗的电功率$P_{线}$。
(2)增容后，小典家用电的总额定功率增加了$25\%$。假设小典家用电达到增容后的总额定功率时，新入户线上消耗的电功率仍为(1)中的$P_{线}$，求新入户线的总电阻$R'$。
(1)增容前，当小典家用电达到总额定功率$P$时，求：
①入户线中的电流$I$；
②入户线上消耗的电功率$P_{线}$。
(2)增容后，小典家用电的总额定功率增加了$25\%$。假设小典家用电达到增容后的总额定功率时，新入户线上消耗的电功率仍为(1)中的$P_{线}$，求新入户线的总电阻$R'$。
答案
10.【解】(1)①当小典家用电达到总额定功率$P=8.8×10^3\ \mathrm{W}$时，入户线中的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{8.8×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=40\ \mathrm{A}$。
②由题中信息可知，入户线上消耗的电功率$P_线=I^2R=(40\ \mathrm{A})^2×0.05\ \Omega=80\ \mathrm{W}$。
(2)增容后，小典家用电的总额定功率变为$P'=(1+25\%)P=1.25×8.8\ \mathrm{kW}=11\ \mathrm{kW}$，当小典家用电达到总额定功率$P'=11\ \mathrm{kW}$时，新入户线中的电流$I'=\frac{P'}{U}=\frac{11×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=50\ \mathrm{A}$，
所以新入户线的总电阻$R'=\frac{P_线}{I'^2}=\frac{80\ \mathrm{W}}{(50\ \mathrm{A})^2}=0.032\ \Omega$。
②由题中信息可知，入户线上消耗的电功率$P_线=I^2R=(40\ \mathrm{A})^2×0.05\ \Omega=80\ \mathrm{W}$。
(2)增容后，小典家用电的总额定功率变为$P'=(1+25\%)P=1.25×8.8\ \mathrm{kW}=11\ \mathrm{kW}$，当小典家用电达到总额定功率$P'=11\ \mathrm{kW}$时，新入户线中的电流$I'=\frac{P'}{U}=\frac{11×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=50\ \mathrm{A}$，
所以新入户线的总电阻$R'=\frac{P_线}{I'^2}=\frac{80\ \mathrm{W}}{(50\ \mathrm{A})^2}=0.032\ \Omega$。
解析
【分析】
本题围绕家庭电路增容的实际问题，考查电功率与线路损耗的计算。解题思路：(1)①入户线与用电器串联，电流等于用电器的总电流，已知总功率和电压，利用电功率公式$P=UI$变形求电流；②入户线消耗的功率属于电热功率，用公式$P_{线}=I^2R$计算。(2)增容后先算出新的总功率，再求新的电流，已知线路损耗功率不变，利用$P_{线}=I'^2R'$变形求新入户线电阻。
【解析】
(1)①增容前，小典家总额定功率$P=8.8\ \mathrm{kW}=8.8×10^3\ \mathrm{W}$，用电器两端电压$U=220\ \mathrm{V}$，根据$P=UI$，入户线中的电流：
$I=\frac{P}{U}=\frac{8.8×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=40\ \mathrm{A}$；
②入户线总电阻$R=0.05\ \Omega$，入户线上消耗的电功率：
$P_{线}=I^2R=(40\ \mathrm{A})^2×0.05\ \Omega=80\ \mathrm{W}$；
(2)增容后，小典家总额定功率变为：
$P'=(1+25\%)P=1.25×8.8×10^3\ \mathrm{W}=11×10^3\ \mathrm{W}$；
此时新入户线中的电流：
$I'=\frac{P'}{U}=\frac{11×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=50\ \mathrm{A}$；
已知新入户线消耗的电功率仍为$80\ \mathrm{W}$，由$P_{线}=I'^2R'$，得新入户线的总电阻：
$R'=\frac{P_{线}}{I'^2}=\frac{80\ \mathrm{W}}{(50\ \mathrm{A})^2}=0.032\ \Omega$；
【答案】(1)①$40\ \mathrm{A}$；②$80\ \mathrm{W}$；(2)$0.032\ \Omega$；
【知识点】电功率计算、焦耳定律；
【点评】本题结合实际生活中的电路增容问题，考查电功率公式和焦耳定律的应用，需要注意单位换算和公式的灵活运用，难度适中，能较好地考查学生对电学公式的掌握情况；
【难度系数】0.6；
本题围绕家庭电路增容的实际问题，考查电功率与线路损耗的计算。解题思路：(1)①入户线与用电器串联，电流等于用电器的总电流，已知总功率和电压，利用电功率公式$P=UI$变形求电流；②入户线消耗的功率属于电热功率，用公式$P_{线}=I^2R$计算。(2)增容后先算出新的总功率，再求新的电流，已知线路损耗功率不变，利用$P_{线}=I'^2R'$变形求新入户线电阻。
【解析】
(1)①增容前，小典家总额定功率$P=8.8\ \mathrm{kW}=8.8×10^3\ \mathrm{W}$，用电器两端电压$U=220\ \mathrm{V}$，根据$P=UI$，入户线中的电流：
$I=\frac{P}{U}=\frac{8.8×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=40\ \mathrm{A}$；
②入户线总电阻$R=0.05\ \Omega$，入户线上消耗的电功率：
$P_{线}=I^2R=(40\ \mathrm{A})^2×0.05\ \Omega=80\ \mathrm{W}$；
(2)增容后，小典家总额定功率变为：
$P'=(1+25\%)P=1.25×8.8×10^3\ \mathrm{W}=11×10^3\ \mathrm{W}$；
此时新入户线中的电流：
$I'=\frac{P'}{U}=\frac{11×10^3\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=50\ \mathrm{A}$；
已知新入户线消耗的电功率仍为$80\ \mathrm{W}$，由$P_{线}=I'^2R'$，得新入户线的总电阻：
$R'=\frac{P_{线}}{I'^2}=\frac{80\ \mathrm{W}}{(50\ \mathrm{A})^2}=0.032\ \Omega$；
【答案】(1)①$40\ \mathrm{A}$；②$80\ \mathrm{W}$；(2)$0.032\ \Omega$；
【知识点】电功率计算、焦耳定律；
【点评】本题结合实际生活中的电路增容问题，考查电功率公式和焦耳定律的应用，需要注意单位换算和公式的灵活运用，难度适中，能较好地考查学生对电学公式的掌握情况；
【难度系数】0.6；
11. （新考法 角度新）小德家有一超导限流器，它由超导元件$R_1$和限流电阻$R_2$并联组成，如图甲中虚线框内部分所示。当灯泡发生短路时，超导限流器可限制电路的最大电流。超导元件$R_1$的电阻随通过它的电流$I$的变化关系如图乙所示；当电流小于等于1.1 A时，超导元件处于超导状态，电阻为0；当电流大于1.1 A时，处于失超状态，电阻为10 Ω。已知限流电阻$R_2＝4 Ω$，图甲中灯泡L上标有“12 V 12 W”字样，忽略温度对灯丝电阻的影响。当电源电压为3 V时，电路的总功率为
0.75
W；当电源电压为12 V时，在灯泡短路前后，电流表示数变化了3.2
A。答案
11.0.75;3.2 【点拨】已知灯泡L上标有“12 V 12 W”字样，忽略温度对灯丝电阻的影响，根据$P=UI$和$P=\frac{U^2}{R}$可知，灯泡的额定电流和电阻分别为$I_额=\frac{P_额}{U_额}=\frac{12\ \mathrm{W}}{12\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A}$，$R=\frac{U_额^2}{P_额}=\frac{(12\ \mathrm{V})^2}{12\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$。若电源电压为3 V时，小于灯泡的额定电压，则通过灯泡的电流一定小于灯泡的额定电流，则通过$R_1$的电流小于1.1 A，由图乙可得，$R_1$的电阻为0，限流电阻$R_2$被短路，电路为灯的简单电路，这时电路的总功率等于灯泡的实际功率，为$P_实=\frac{U_实^2}{R}=\frac{(3\ \mathrm{V})^2}{12\ \Omega}=0.75\ \mathrm{W}$。
当电源电压为12 V时，灯泡短路前，灯泡正常发光，电路中的电流$I_1=I_额=1\ \mathrm{A}$。灯泡短路后，超导元件$R_1$和限流电阻$R_2$并联，此时通过限流电阻$R_2$的电流$I_2=\frac{U_{电源}}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{4\ \Omega}=3\ \mathrm{A}$。超导元件$R_1$处于失超状态，其电阻为10 Ω，通过超导元件$R_1$的电流$I_3=\frac{U_{电源}}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=1.2\ \mathrm{A}$，那么灯泡短路后电路中的总电流$I_总=I_2+I_3=3\ \mathrm{A}+1.2\ \mathrm{A}=4.2\ \mathrm{A}$，所以在灯泡短路前后，电流表示数变化了$\Delta I=I_总-I_1=4.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=3.2\ \mathrm{A}$。
当电源电压为12 V时，灯泡短路前，灯泡正常发光，电路中的电流$I_1=I_额=1\ \mathrm{A}$。灯泡短路后，超导元件$R_1$和限流电阻$R_2$并联，此时通过限流电阻$R_2$的电流$I_2=\frac{U_{电源}}{R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{4\ \Omega}=3\ \mathrm{A}$。超导元件$R_1$处于失超状态，其电阻为10 Ω，通过超导元件$R_1$的电流$I_3=\frac{U_{电源}}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=1.2\ \mathrm{A}$，那么灯泡短路后电路中的总电流$I_总=I_2+I_3=3\ \mathrm{A}+1.2\ \mathrm{A}=4.2\ \mathrm{A}$，所以在灯泡短路前后，电流表示数变化了$\Delta I=I_总-I_1=4.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=3.2\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
首先根据灯泡的额定参数计算其电阻和额定电流，为后续分析做基础；再分两种电源电压情况讨论：当电源电压为3V时，判断电路电流是否小于超导元件的临界电流，确定超导元件的电阻状态，进而明确电路结构，计算总功率；当电源电压为12V时，分别分析灯泡短路前后的电路结构，结合超导元件的电阻特性计算电流，最终求出电流变化量。
【解析】
1. 计算灯泡的电阻和额定电流：
根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，灯泡的电阻 $ R_L = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} = \frac{(12\ \mathrm{V})^2}{12\ \mathrm{W}} = 12\ \Omega $；
根据 $ P = UI $，灯泡的额定电流 $ I_{额} = \frac{P_{额}}{U_{额}} = \frac{12\ \mathrm{W}}{12\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A} $。
2. 当电源电压为3V时：
电路电流 $ I = \frac{U}{R_L} = \frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A} ＜ 1.1\ \mathrm{A} $，超导元件$ R_1 $处于超导状态（电阻为0），限流电阻$ R_2 $被短路，电路为灯泡的简单电路。
总功率 $ P = \frac{U^2}{R_L} = \frac{(3\ \mathrm{V})^2}{12\ \Omega} = 0.75\ \mathrm{W} $。
3. 当电源电压为12V时：
灯泡短路前：电路为灯泡的简单电路，灯泡正常发光，电流 $ I_1 = I_{额} = 1\ \mathrm{A} $；
灯泡短路后：灯泡被短路，$ R_1 $与$ R_2 $并联，电路总电流大于1.1A，$ R_1 $失超（电阻为10Ω）。
通过$ R_2 $的电流 $ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{12\ \mathrm{V}}{4\ \Omega} = 3\ \mathrm{A} $；
通过$ R_1 $的电流 $ I_3 = \frac{U}{R_1} = \frac{12\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 1.2\ \mathrm{A} $；
总电流 $ I_{总} = I_2 + I_3 = 3\ \mathrm{A} + 1.2\ \mathrm{A} = 4.2\ \mathrm{A} $；
电流变化量 $ \Delta I = I_{总} - I_1 = 4.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 3.2\ \mathrm{A} $。
【答案】
0.75；3.2
【知识点】
电功率计算、并联电路电流规律、欧姆定律应用
【点评】
本题结合超导元件的特性，需分情况判断超导元件的电阻状态，再结合电路分析和电学公式计算，考查学生的综合电路分析能力，是一道结合新考法的电学综合题。
【难度系数】
0.5
首先根据灯泡的额定参数计算其电阻和额定电流，为后续分析做基础；再分两种电源电压情况讨论：当电源电压为3V时，判断电路电流是否小于超导元件的临界电流，确定超导元件的电阻状态，进而明确电路结构，计算总功率；当电源电压为12V时，分别分析灯泡短路前后的电路结构，结合超导元件的电阻特性计算电流，最终求出电流变化量。
【解析】
1. 计算灯泡的电阻和额定电流：
根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，灯泡的电阻 $ R_L = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} = \frac{(12\ \mathrm{V})^2}{12\ \mathrm{W}} = 12\ \Omega $；
根据 $ P = UI $，灯泡的额定电流 $ I_{额} = \frac{P_{额}}{U_{额}} = \frac{12\ \mathrm{W}}{12\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A} $。
2. 当电源电压为3V时：
电路电流 $ I = \frac{U}{R_L} = \frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A} ＜ 1.1\ \mathrm{A} $，超导元件$ R_1 $处于超导状态（电阻为0），限流电阻$ R_2 $被短路，电路为灯泡的简单电路。
总功率 $ P = \frac{U^2}{R_L} = \frac{(3\ \mathrm{V})^2}{12\ \Omega} = 0.75\ \mathrm{W} $。
3. 当电源电压为12V时：
灯泡短路前：电路为灯泡的简单电路，灯泡正常发光，电流 $ I_1 = I_{额} = 1\ \mathrm{A} $；
灯泡短路后：灯泡被短路，$ R_1 $与$ R_2 $并联，电路总电流大于1.1A，$ R_1 $失超（电阻为10Ω）。
通过$ R_2 $的电流 $ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{12\ \mathrm{V}}{4\ \Omega} = 3\ \mathrm{A} $；
通过$ R_1 $的电流 $ I_3 = \frac{U}{R_1} = \frac{12\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 1.2\ \mathrm{A} $；
总电流 $ I_{总} = I_2 + I_3 = 3\ \mathrm{A} + 1.2\ \mathrm{A} = 4.2\ \mathrm{A} $；
电流变化量 $ \Delta I = I_{总} - I_1 = 4.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 3.2\ \mathrm{A} $。
【答案】
0.75；3.2
【知识点】
电功率计算、并联电路电流规律、欧姆定律应用
【点评】
本题结合超导元件的特性，需分情况判断超导元件的电阻状态，再结合电路分析和电学公式计算，考查学生的综合电路分析能力，是一道结合新考法的电学综合题。
【难度系数】
0.5
