如图所示的电路中，电源电压恒定不变，灯泡L标有“8V 4W”，定值电阻R1的阻值为4Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为100Ω，电压表的量程为0~15V，当电压表的示数为10V时，灯泡恰好正常发光，忽略温度变化对灯泡电阻的影响，求：
（1）电源的电压U；
（2）滑动变阻器连入电路的电阻值为30Ω时，灯泡消耗的实际功率；
（3）在不超过灯泡额定电压和电压表量程的情况下，滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围。
太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是一家庭的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息。
太阳照射 时间/h | 装水量/L | 水升高的 温度/℃ | 水的比热容 J/(kg·℃) | 吸热太阳能 功率J/h |
5 | 50 | 40 | 4.2×103 | 2.1×106 |
（1）水在5h内吸收的热量；
（2）太阳能热水器的能量转化效率；
（3）若用燃烧天然气代替太阳能热水器，不计热量损失，要达到同样的效果，需要完全燃烧多少立方米的天然气？(已知天然气的热值8×107J/m3)
“测量小灯泡的电功率”实验电路图如图甲，小灯泡的额定电压为10V。
（1）请用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整____；
（2）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P滑到____端(填“a”或“b”)；
（3）电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是____；
（4）某次测量中，电流表、电压表示数如图丙所示，则此时小灯泡的实际功率为____W；要使灯正常发光，应将滑片P向____(选填“a”或“b”)端移动；
（5）根据实验数据绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图丁所示，则该小灯泡的额定功率为____W。由图丁推知：小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P1，小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P2，则P1____P2(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
某实验小组利用如图所示的装置探究“水和沙子吸热本领的大小”。
（1）设计实验方案时，实验小组确定以下需控制的变量，其中多余的是____；
A.采用完全相同的加热方式
B.酒精灯里所加的酒精量相同
C.取质量相同的水和沙子
D.盛水和沙子的容器相同
（2）在实验中，应不停地用搅棒（图中未画出）搅拌水和沙子，其目的是：____；
（3）实验数据记录如下表：
实验次数 | 质量/g | 温度升高10℃所需要的时间/s | 温度升高20℃所需要的时间/s | 温度升高30℃所需要的时间/s |
沙子 | 50 | 56 | 112 | 168 |
水 | 50 | 92 | 184 | 276 |
加热过程中，水和沙子吸热的多少是通过____来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)；
（4）实验时，供选择的有干沙子和潮湿的沙子，你会选择____；这样选择的原因是____；
（5）分析表中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量____沙子吸收的热量。可以推想，如果给质量相同的水和沙子加热相同的时间，两者增加的内能____，但____(选填“沙子”或“水”)升高的温度会更高些。
如图所示，是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置。当闭合开关S时，导线ab中自由电子定向移动的方向是____(选填“从a到b”或“从b到a”)，导线ab受到磁场力的作用而向右运动；现在，如果只将磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向____运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向____运动(选填“左”或“右”)。为了探究“磁场对通电导线作用力的大小与电流大小是否有关”，请你根据图所示的实验装置，设计实验进行研究，简述你的实验方案:____。
今年冬天，没有集中供暖的居民家里的空调、电暖器都闲不住，导致个别房屋电路火灾时有发生。调查发现，起火原因都是电路超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮。阅读后回答：
（1）电线“超负荷”是什么意思____?为什么超负荷电线会发热____?
（2）请你提出一条预防这种火灾发生应采取的措施：____。
