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课外综合实践活动中,小华等同学将两只“3.8V 0.3A”的小灯泡连接成串联电路...

课外综合实践活动中,小华等同学将两只“3.8V 0.3A”的小灯泡连接成串联电路.实验时不慎把甲灯泡的玻璃外壳打碎了,让小华惊奇的是,原来发光较弱的甲灯泡不发光了,而乙灯泡不仅没熄灭,反而更亮了,仔细观察电路后;还发现这时电压表的示数为1.6V(电压表测甲灯泡两端的电压),电源电压为4V.小华对此产生了疑问:玻璃外壳打碎后,甲灯仍有电流通过为什么不发光呢?小组的同学提出了以下两种猜想:

猜想1:甲灯中的电流可能小于外壳打碎前的电流。

猜想2:甲灯的实际功率可能小于可以发光的功率。

请回答下列问题:

(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定猜想1是_______(正确/错误)的,你认为他们判断所依据的现象是_____________.

(2)为了验证猜想2,由于手头没有电流表,小华通过查阅有关资料获得“3.8V 0.3A”小灯泡的电流随电压变化的数据,以及不同电压下的发光情况(如下表所示),并作出了该灯泡电流随电压的变化图像.

由试题中信息和前面的讨论,可以判断猜想2是________(正确/错误)的.写出分析(计算)推理的过程.

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(3)甲灯泡的玻璃外壳打碎后,引起灯泡从发光较弱到不发光的因素究竟是什么?同组的小兰同学联想到,刚从炼钢炉里倒出来的钢水,温度很高,发出耀眼的白炽光,一段时间后,温度降低,钢水凝固,发出红光直至不发光.提出新的猜想:甲灯灯丝的玻璃外壳打碎后,灯丝可能因___________而不发光,为了验证猜想,小兰等同学在前面实验的基础上,适当调高电源的电压后,观察到甲灯泡灯丝发出微弱的红光,但在短时间内灯丝就烧断了.至此,你认为小灯泡玻璃外壳的作用是_________________________________(只要写出其中的一点).

 

(1)错误;乙灯更亮了.(2)错误;由题意知,甲灯电压U甲=1.6V,电源电压U=4V,由串联电路特点知,乙灯的电压U乙=U-U甲=4V-1.6V=2.4V,由表中灯泡电压为2.0V时的电流为0.22A,电压为2.5V时的电流为0.25A,则电压为2.4V时的电流应大于I甲>0.22A,则甲灯泡的功率P甲=U甲I甲>1.6V×0.22A=0.352W,由表知灯泡可以发光的最小功率P发光=1.5V×0.20A=0.3W,所以P甲>P发光,显然玻璃外壳打碎后甲灯灯丝的实际功率大于玻璃打碎前能发光的最小功率,故猜想2是错误的. (3)温度低;保护灯丝(防止散热) 【解析】 试题分析:(1)甲、乙两灯串联,流过它们的电流相等;与甲串联的乙灯更亮了,说明流过乙灯的电流更大了,从而流过甲灯的电流更大了,所以猜想1是错误的. (2)题意知,甲灯电压U甲=1.6V,电源电压U=4V,由串联电路特点知,乙灯的电压U乙=U-U甲=4V-1.6V=2.4V,由表中灯泡电压为2.0V时的电流为0.22A,电压为2.5V时的电流为0.25A,则电压为2.4V时的电流应大于I甲>0.22A,则甲灯泡的功率P甲=U甲I甲>1.6V×0.22A=0.352W,由表知灯泡可以发光的最小功率P发光=1.5V×0.20A=0.3W,所以P甲>P发光,显然玻璃外壳打碎后甲灯灯丝的实际功率大于玻璃打碎前能发光的最小功率,故猜想2是错误的. (3)从影响电阻大小的因素入手,因为灯丝未受损,灯丝的材料、长度、横截面积不变化,考虑是导体温度的影响.甲灯泡的玻璃外壳打碎后,虽然灯泡两端的电压及灯泡的功率都大于灯泡可以发光的电压与功率,而灯泡仍不发光,原因是:玻璃外壳被打碎后由于散热使灯丝的温度降低,灯丝温度太低,达不到白炽状态而无法发光,所以玻璃壳的作用是减少散热,使灯丝温度可达到白炽发光的程度. 考点:探究用电器的电功率实验
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考点分析:
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在探究“灯泡的电功率跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下猜想:

猜想一:电功率跟电流有关,电流越高,电功率越大.

猜想二:电功率跟电压有关,电压越大,电功率越大。

(1)小明同学就猜想一进行了如下探究:

A.按照如图甲所示的电路图连好电路.

B.更换不同规格的灯泡,移动滑动变阻器R的滑片,分别记下电流表的读数和灯泡的亮度.实验结果如下表所示.

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C.小明由此得出:电功率跟电流有关,电流越大,电功率越大.

请你对小明的实验过程进行评估,他的实验有什么不合理之处?应如何改进?

不合理之处:____________________________.改进方法:______________________________________

(2)现有如下器材:不同规格的灯泡2个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干,请你设计一个实验电路来验证猜想二,并把电路图画在图乙的虚线框内.

(3)探究出电功率跟电压和电流的关系后,爱动脑筋的小明猜想:“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系,”于是,他向老师借了一些定值电阻和其他相关器材进行实验,其实验数据如表一、表二所示.

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根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻值之间的关系是____________________________。

根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻值之间的关系是____________________________。

 

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为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,王军设计了如图所示的甲、乙两种装置,他将两段阻值不同的电阻丝(R1<R2)分别密封在两个完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与相同的气球相连,两次实验电源电压不变.

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(1)在这个实验中,电流产生的热量多少是通过_______________体现出来的,像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”.这种方法在物理学研究中经常用到,请举一例:____________________________________________________________。

(2)甲装置可探究电流产生的热量与__________的关系.

(3)在装置甲、乙的两次实验中,通过比较相同时间里气球B与D的变化情况,可探究电流产生的热量与_______________的关系.

(4)甲、乙两装置同时实验,在相同的通电时间里,与气球__________(填气球字母标号)相通的电阻丝产生的热量最多.

(5)教材上的实验装置如图丙所示(烧瓶与图中的相同).比较甲、乙和如图丙所示的两种不同的实验装置,你认为较好的装置是______________________理由是________________。

 

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按下列要求作图.

(1)由一个电源、一只开关和两个阻值相等的电阻组成的电路.电源电压恒定,当开关由闭合变成断开时,电路的总功率减少。请在表格中设计符合题意的两种不同电路.

电路一:

电路二:

 

 

 

 

 

 

 

(2)小张要将一个“一开一插”开关(即一个开关和一个三线插座连在一起)安装在新房里,左图为实物图,右图为反面接线示意图,a、b是从开关接线柱接出的两根导线,请你帮他将右图中的电路连接完整,使开关控制电灯,插座又方便其他电器使用.

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小明和小红利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,甲烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。乙烧瓶中的金属丝是铜丝,电阻比较小。

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(1)实验中用到的测量仪器除温度计外,还需要______________________________。

(2)实验前,小红问小明“水比较容易获得,干嘛不用水代替煤油”。对于这个问题,你认为合理的解释是:________________________________________。

(3)实验中,小明和小红发现__________烧瓶中温度计的示数升高快。这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越____________________,产生的热量越多。

(4)最后,小明和小红又利用此装置,添加了必要的器材,探究了“通电导体产生热量的多少和电流的关系”,他们控制通电时间相等,调节滑动变阻器改变__________,观测其中一根电阻丝所在煤油温度的变化,从而得出结论。

(5)小明提议利用该装置改成“比较水和煤油比热容的大小”的实验。则他们应如何替换上述实验中的器材?请你写出具体的替换方案。(2分)

 

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在“测定额定电压为3.8V小灯泡额定功率”中,

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(1)某同学在连接实验电路时还有导线未接上,如图所示,请你用笔画线代替导线,正确完成电路连接。

(2)连好电路闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数。请写出一种可能的故障原因:______________________________。

(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表示数为3V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向__________(选填“A”或“B”)端移动,当电压表的示数为__________V时,小灯泡正常发光,此时电流表的指针位置如图所示,则小灯泡的额定功率是__________W,正常发光时的电阻为__________Ω。

(4)实验结束后,某同学想利用连接好的电路研究电流与电压的关系,他__________(选填“能”或“不能”)得出正确的结论。

 

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