Question

課外綜合實踐活動中，小華等同學將兩只“3.8V 0.3A”的小燈泡連接成串聯電路．實驗時不慎把甲燈泡的玻璃外殼打碎了，讓小華驚奇的是，原來發光較弱的甲燈泡不發光了，而乙燈泡不僅沒熄滅，反而更亮了，仔細觀察電路后；還發現這時電壓表的示數為1.6V(電壓表測甲燈泡兩端的電壓)，電源電壓為4V．小華對此產生了疑問：玻璃外殼打碎后，甲燈仍有電流通過為什么不發光呢？小組的同學提出了以下兩種猜想：
猜想1：甲燈中的電流可能小于外殼打碎前的電流。
猜想2：甲燈的實際功率可能小于可以發光的功率。
請回答下列問題：
(1)根據所學知識，他們經過討論，斷定猜想1是_______（正確／錯誤）的，你認為他們判斷所依據的現象是_____________．
(2)為了驗證猜想2，由于手頭沒有電流表，小華通過查閱有關資料獲得“3.8V 0.3A”小燈泡的電流隨電壓變化的數據，以及不同電壓下的發光情況（如下表所示），并作出了該燈泡電流隨電壓的變化圖像．
由試題中信息和前面的討論，可以判斷猜想2是________（正確／錯誤）的．寫出分析（計算）推理的過程．


(3)甲燈泡的玻璃外殼打碎后，引起燈泡從發光較弱到不發光的因素究竟是什么？同組的小蘭同學聯想到，剛從煉鋼爐里倒出來的鋼水，溫度很高，發出耀眼的白熾光，一段時間后，溫度降低，鋼水凝固，發出紅光直至不發光．提出新的猜想：甲燈燈絲的玻璃外殼打碎后，燈絲可能因___________而不發光，為了驗證猜想，小蘭等同學在前面實驗的基礎上，適當調高電源的電壓后，觀察到甲燈泡燈絲發出微弱的紅光，但在短時間內燈絲就燒斷了．至此，你認為小燈泡玻璃外殼的作用是_________________________________（只要寫出其中的一點）．

Answer 1

（1）錯誤；乙燈更亮了．（2）錯誤；由題意知，甲燈電壓U_甲=1.6V，電源電壓U=4V，由串聯電路特點知，乙燈的電壓U_乙=U－U_甲=4V－1.6V=2.4V，由表中燈泡電壓為2.0V時的電流為0.22A，電壓為2.5V時的電流為0.25A，則電壓為2.4V時的電流應大于I_甲＞0.22A，則甲燈泡的功率P_甲=U_甲I_甲＞1.6V×0.22A=0.352W，由表知燈泡可以發光的最小功率P_發光=1.5V×0.20A=0.3W，所以P_甲＞P_發光，顯然玻璃外殼打碎后甲燈燈絲的實際功率大于玻璃打碎前能發光的最小功率，故猜想2是錯誤的．
（3）溫度低；保護燈絲（防止散熱）

試題分析：（1）甲、乙兩燈串聯，流過它們的電流相等；與甲串聯的乙燈更亮了，說明流過乙燈的電流更大了，從而流過甲燈的電流更大了，所以猜想1是錯誤的．
（2）題意知，甲燈電壓U_甲=1.6V，電源電壓U=4V，由串聯電路特點知，乙燈的電壓U_乙=U－U_甲=4V－1.6V=2.4V，由表中燈泡電壓為2.0V時的電流為0.22A，電壓為2.5V時的電流為0.25A，則電壓為2.4V時的電流應大于I_甲＞0.22A，則甲燈泡的功率P_甲=U_甲I_甲＞1.6V×0.22A=0.352W，由表知燈泡可以發光的最小功率P_發光=1.5V×0.20A=0.3W，所以P_甲＞P_發光，顯然玻璃外殼打碎后甲燈燈絲的實際功率大于玻璃打碎前能發光的最小功率，故猜想2是錯誤的．
（3）從影響電阻大小的因素入手，因為燈絲未受損，燈絲的材料、長度、橫截面積不變化，考慮是導體溫度的影響．甲燈泡的玻璃外殼打碎后，雖然燈泡兩端的電壓及燈泡的功率都大于燈泡可以發光的電壓與功率，而燈泡仍不發光，原因是：玻璃外殼被打碎后由于散熱使燈絲的溫度降低，燈絲溫度太低，達不到白熾狀態而無法發光，所以玻璃殼的作用是減少散熱，使燈絲溫度可達到白熾發光的程度．