题文

家庭用的白炽灯，用了很久以后发现灯泡壁变黑，且在相同电压下工作时灯光比原来暗了（即实际电功率变小）。请用相关物理知识说明其原因。

题型：问答题  难度：中档

答案

由于灯泡使用时间长灯丝不断发生升华和凝华；因而灯泡壁发黑且灯丝变细，灯丝的电阻变大，在电压不变的情况下灯的功率变小，所以灯泡变暗。

据专家权威分析，试题“家庭用的白炽灯，用了很久以后发现灯泡壁变黑，且在相同电压下工..”主要考查你对  升华现象，凝华现象，影响电阻大小的因素，电功率的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

升华现象凝华现象影响电阻大小的因素电功率的计算

考点名称：升华现象

• 定义：
  在物理学中，升华指物质从固态直接变成气态的相变过程；
  
  生活现象：
  1．冬天，冰冻的衣服（结了冰）变干（温度低于0℃，冰不能熔化，消失的本质是冰逐渐升华为水蒸气了）。
  2．白炽灯用久了，灯内的钨丝比新的细。（钨丝升华成钨蒸气，体积减小。）
  3．冬天，0℃或以下（未达到熔点）雪人会逐渐变小。
  4．衣箱中的樟脑丸变小。
  5．碘受热升华为紫色的碘蒸气。
  6．用干冰制舞台上的雾、用干冰制雨。

• 特点：
  物质由固态直接变成气态的过程叫升华，升华过程中需要吸热。

考点名称：凝华现象

• 定义：
  物质从气态不经过液态而直接变成固态的现象。
  
  常见凝华物质：气态碘、水蒸气、气态钨、气态萘等。
  
  常见凝华现象：
  ①霜：是空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶黏附在物体上形成的。它的环境温度比“下露”“下雾”时更低。
  ②灯泡用久发黑，目光灯两端发黑(先升华，后凝华)。
  ③云：是空气中的水蒸气遇冷，液化成的小水珠和凝华成的小冰晶悬浮在高空形成的。小冰晶和小水珠越积越多，最后就掉下来，在掉落的过程中小冰晶熔化便形成了雨。

• 特点：
  凝华过程物质要放出热量。
  

• 物态变化解释雨、雪、云、雾、露、霜、冰雹的成因：
  

  自然现象	成因	物态变化名称
  雨	当云层中由水蒸气液化形成的小水珠合并成大水珠时，便形成雨	液化
  云	太阳照到地面上，水温升高，含有水蒸气的高温空气快速上升，在上升过程中，空气逐渐冷却，水蒸气液化成小水珠或凝华成小冰晶，便形成云	液化、凝华
  雾	雾是水蒸气在空气中遇到冷空气液化成的小水珠，这些小水珠悬浮在空气中，在地面附近称为雾	液化
  露	在天气较热的时候，空气中的水蒸气在早晨遇到温度较低的树叶、花草等，液化成为小水珠附着在它们的表面上	液化
  霜、雪	霜是水蒸气在地表遇到0℃以下的物体时，直接凝华为固体。如果高空的温度为0℃以下，水蒸气直接凝华成小冰晶，水便以雪的形式降回地面	凝华
  冰雹	冰雹是体积较大的冰球，云中的水珠被上升气流带到气温低于0℃的高空，凝结为小冰珠。小冰珠在下落时，其外层受热熔化成水，并彼此结合，使冰珠越来越大。如果上升气流很强，就会再升入高空，在其表面形成一层冰壳，经过多次上下翻腾，结合成较大的冰珠。当上升气流托不住它时，冰珠就落到地面上，形成冰雹	凝华、熔化、凝固等

考点名称：影响电阻大小的因素

• 影响电阻大小的因素：
  1．电阻是导体的属性，它的大小只与材料、长度和横截面积有关；与导体两端的电压和通过导体的电流无关。在材料相同时，长度越长，横截面积越小，电阻越大。
  
  2．导体的电阻还与温度有关。一般来说，导体的电阻随温度的升高而增大，如金属导体；也有少数导体的电阻随温度的升高而减小，如石墨类导体。
  
  

• 易错点：
  ①电阻是导体本身固有的一种属性，不同导体的导电能力是不同的。
  ②绝缘体之所以能起到绝缘的作用，就是由于其电阻很大的缘故。
  
  典型例题：
  例题一：有一段导体电阻为8欧姆。
  （1）如果把它截去一半，则阻值为多少？
  （2）如果把它对折重叠，则阻值为多少？ 分析与提示：导体电阻与长度和横截面积有关。
  解题过程：（1）导体长度为原来一半，所以电阻为原来一半为4欧。（2）对折重叠后，长度为原来一半，横截面积为原来的两倍，所以电阻为原来的四分之一为2欧。
  
  易错情况分析：第（1）问一般没有问题，第二问容易错答为4欧或8欧，答4欧的原因是忘了重叠后横截面积发生的变化影响了电阻的大小，答8欧的原因是以为横截面积变大使得电阻变大，其实电阻与横截面积成的是反比，横截面积变为原来2倍使得电阻应在减小为二分之一，只有2欧。
  
  选题角度：第一是检查学生是否知道哪些因素会影响电阻大小，第二是运用知识“导体电阻与长度成正比，与横截面积成反比”。
  
  例题二：如图所示，开关闭合后，用酒精灯对串联在电 路中的电阻丝进行加热，这电流表的示数将____ （变大、变小、不变），小灯泡的亮度将____ （变亮、变暗、不变）。
  分析与提示：导体电阻受温度的影响。
  
  解题过程：用酒精灯对串联在电路中的电阻丝进行加热后， 电阻温度升高，电阻将变大，所以使得电路中的电流减小，所以电流表的示数将变小，小灯泡的亮度将变暗。
  
  易错情况分析：有些学生可能会认为电阻温度升高，电阻将变小，所以答为电流表的示数将变大，小灯泡的亮度将变亮。
  
  选题角度：温度对电阻的影响在初中的基础学习中不常提起，但在实际科技中，这一点不可忽视，所以目的在使学生记得导体电阻除了受自身因素（材料、长度、横截面积）影响之外，其实还应强调当时的温度情况。

• 用控制变量法研究电阻大小的影响因素：
       使用控制变量法的一般步骤是：
  (1)明确研究的问题中有多少个物理量，搞清研究对象是哪个物理量。
  (2)逐一研究这个物理量(研究对象)跟某一物理量的单一关系时，要使其他物理量保持不变。
  (3)把这些单一关系综合起来。
  例如：在“研究电阻的大小与什么因素有关”时，就用到了控制变量法。因为影响电阻大小的因素有四个，即材料、长度、横截面积和温度。如要研究材料对电阻的影响，则需控制其他三个因素不变。
  
  例：在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，某老师引导学生作了如下的猜想：
  猜想1：导体的电阻可能跟导体的横截面积有关；
  猜想2：导体的电阻可能跟导体的长度有关；
  猜想3：导体的电阻可能跟导体的材料有关。
  
  如图所示是他们进行实验探究时所用的器材，演示板上固定了四条金属电阻丝，a、b、c的长度均是lm， d的长度是0．5m；a、b的横截面积相同，材料不同；a、c 的材料相同，但c的横截面积大于a的横截面积；a、d 的材料和横截面积都相同。