题目内容
19.阅读短文,回答文后问题.新型彩灯
夜幕降临,商店前五光十色的彩灯,扮靓了我们的城市.多年前,当其中一只彩灯损坏后,一串彩灯会同时熄灭.而现在的新型彩灯,当一个彩灯熄灭后,其他的灯依然明亮,但若取走任一只灯,整串灯也会熄灭.如图甲,这是为什么呢?仔细观察灯泡的构造如图乙,查阅得知细金属丝表面涂有氧化铜.一旦有一只彩灯灯丝断了,其他彩灯会瞬间熄灭,使这个灯泡两端的电压达到220V,从而瞬间击穿那段细金属丝的氧化铜涂层,变成导线,使其他灯泡继续工作.
这样的设计应该是非常巧妙的.它解决了因为某一小彩灯烧毁而使整串彩灯不能使用的问题,也避免了查找故障灯泡的难题.
取一只完好的彩灯,按图丙电路进行实验,电源电压为7.5V,数据及现象记录如下表:
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 电压(V) | 0.3 | 1 | 2 | 4 | 6 | 7.5 |
| 电流(A) | 0.06 | 0.10 | 0.12 | 0.20 | 0 | |
| 彩灯亮度 | 不发红 | 弱光 | 较亮 | 亮 | 很亮 | 灯丝烧断 |
(1)新型彩灯中灯泡的连接方式为串联.有一串新型彩灯由30只组成,如图戊.接到照明电路中,30只小灯泡都发光,如果电源插头处的电流为200mA,那么,通过每只小灯泡的电流是0.2A,每只小灯泡两端的电压约为7.3V.
(2)通常情况下氧化铜属于绝缘体(选填“导体”或“绝缘体”).
(3)第4次实验电流表示数如图丁,其读数为0.18A;
(4)能证实灯丝支架与细金属丝之间有绝缘物质的实验现象是第6次实验时灯丝两端电压等于电源电压;
(5)请依据彩灯结构及实验现象,推测彩灯串中一只灯丝熔断其他彩灯却仍能发光的原因是在220伏(较高电压)下,细金属丝表面的绝缘层被击穿.
(6)新型彩灯一只灯泡损坏后,其余仍然亮着的每个灯两端的电压会升高(选填“升高”或“降低”).
分析 (1)小彩灯的额定电压远远小于220V,根据串联电路分压的特点判断小彩灯的连接方式;在串联电路中,电流只有一条流通路径,电路中处处电流相等;串联电路中电路两端的总电压等于各部分用电器两端的电压之和.
(2)常见的导体包括:各种金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等;常见的绝缘体包括:陶瓷、橡胶、塑料、干木、玻璃、氧化铜等.
(3)根据电流表选用的量程和其分度值,读出电流表示数;
(4)灯丝支架和细金属丝之间绝缘,电路是断路,电压表串联在电路中,其他的元件相当于导线,电压表的示数等于电源电压.
(5)各小彩灯的连接方式为串联,当其中一只灯丝熔断,其他彩灯却仍能发光,可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿.
(6)已知导线的电阻小于灯丝的电阻,先判断电路中总电阻的变化,然后判断电路中电流的变化.
解答 解:(1)因为小彩灯的额定电压远远小于220V,为了使小彩灯正常工作,则小彩灯必须串联连接,所以新型彩灯中灯泡的连接方式仍然为串联;由于串联电路中,电路中处处电流相等,若电源插头处的电流是200mA,那么,通过每只灯泡的电流都是200mA,合0.2A.
(2)照明电路中的电压是220V,因为串联电路中电路两端的总电压等于各部分用电器两端的电压之和,所以将30只小灯泡(串联)接到照明电路中,每只灯泡的电压为$\frac{220V}{30}$≈7.3V.
(2)通常情况下氧化铜不容易导电,属于绝缘体;
(3)图丙中电流表用的是0.6A量程,分度值为0.02A,故其示数为0.18A;
(4)电压表并联在灯泡的两端,电压表的示数等于电源电压,说明电压表并联的部分是断路,能证实灯丝支架与细金属丝之间有绝缘物质.
(5)各小彩灯的连接方式为串联,当其中一只灯丝熔断,其他彩灯却仍能发光,可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿,电路形成通路.
(6)新型彩灯一个灯泡损坏后,该灯泡处变为导线,电阻变小,故电路的总电阻变小,因此当其余灯泡发亮时,由I=$\frac{U}{R}$可知,电路中的电流变大,即通过小彩灯的电流变大.
故答案为:(1)串;0.2;7.3;(2)绝缘体;(3)0.18;(4)第6次实验时灯丝两端电压等于电源电压;(5)在220伏(较高电压)下,细金属丝表面的绝缘层被击穿;(6)升高.
点评 掌握导体的电阻随温度变化而变化,有的随温度的升高而增大,有的随温度升高而减小.通过电压表的示数变化能判断电路状态.
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