Question

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．


(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）．

Answer 1

（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）

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．