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某研究所为了确定不同因素对钨丝白炽灯平均使用寿命的影响,做了如下三个实验.

实验一:使灯泡内气体压强为0.1 po(po=1.01×105 Pa),将灯泡内不同粗细、相同长度的钨丝通电加热到2400 K的恒温,则维持这一温度所需的电流以及灯丝的平均使用寿命如下表一所示.

实验二:在压强为25μm的相同灯泡内加入不同数量的惰性气体,从而改变灯泡内部的压强,且使钨丝的温度保持在2400 K.则当灯泡内压强从0.1 po增大到0.5 po后,灯泡的平均寿命从800 h增大到时6000 h;超过0.5 po后,灯泡平均寿命递减.

实验三:在压强为0.1 po、钨丝粗细为250μm的灯泡内,通过改变流过钨丝的电流来改变灯丝的温度,灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流的关系如下表二所示.

根据以上提供的实验信息,试完成下列问题:

(1)

观察表一中实验数据,可归纳得出两个结论是:①________;②________.

(2)

实验一中,若灯丝粗细为75μm,且灯丝的发热电阻为500 Ω,要保证该灯丝的平均使用寿命为2400 h,则加在该灯泡两端的电压为多大?

(3)

在相同的温度下,下列四种灯丝平均使用寿命最长的是

[  ]

A.

50μm粗细的灯丝并充有2.5 po的惰性气体

B.

100μm粗细的灯丝并充有0.5 po的惰性气体

C.

150μm粗细的灯丝并充有0.1 po的惰性气体

D.

150μm粗细的灯丝并充有0.5 po的惰性气体

(4)

根据表二的实验结果,可以预测:在实验三相同的实验条件下,钨丝工作温度在2300 K时其平均使用寿命最接近于

[  ]

A.

50 h

B.

500 h

C.

2400 h

D.

24000 h

答案:3.D;4.D;
解析:

(1)

仔细阅读观察表一,可提炼如下信息:即表中各项数据存在定量关系,可归纳如下结论:①在实验一条件下,通过灯丝所需的电流与灯丝粗细的平方成正比;②在实验一条件下,灯丝平均寿命与灯丝粗细成正比.

(2)

由上题可知,式中I1、I2是流过灯丝的电流,d1、d2是灯丝的粗细,现取I1=0.05 A,d1=25μm,d2=75μm,则=0.45 A,所以,Umax=I2R2=225 V,即加在该灯泡两端的最大电压为225 V.

(3)

由实验一的数据分析可知,温度相同、气压相同时,灯丝越粗,平均使用寿命越长.再结合实验二的结果,灯丝粗细相同的灯泡,在使钨丝温度不变,灯泡内压强增大到0.5 P0时,灯泡寿命达最长.由此比较四个选项,正确的答案为D.

(4)

从实验三的条件和数据可以得出定性关系:温度越低,平均使用寿命越长,且变化非常明显(当温度由2400 K升到2600 K时,其平均使用寿命由8000 h降到377 h).所以钨丝工作温度在2300 K时,平均使用寿命应比8000 h长得多,即正确答案应为D.


练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:成功之路·突破重点线·物理(学生用书) 题型:058

  某研究所为了确定不同因素对钨丝白炽灯泡平均使用寿命的影响,做了其中如下的两个实验.

  实验1:使灯泡内气体压强为0.1atm,将灯泡内不同粗细的相同长度的钨丝通电加热到2400K的恒温,则维持这一温度所需的电流以及灯丝的平均使用寿命如表中所示:

  实验2:在灯丝粗细为25μm的相同灯泡内加入不同数量的惰性气体,从而改变灯泡内部的压强,且使钨丝的温度保持在2400K.则当灯泡内压强从0.1atm增大到0.5atm时,灯泡的平均寿命从800h增大到6000h;超过0.5atm后,灯泡平均寿命递减.

根据上述实验回答下列问题:

(1)在相同的温度下,下列四种灯泡中灯丝平均使用寿命最长的是________(填正确选项的序号)

A.50μm粗细的灯丝并充有2.5atm的惰性气体

B.100μm粗细的灯丝并充有0.4atm的惰性气体

C.150μm粗细的灯丝并充有0.1atm的惰性气体

D.150μm粗细的灯丝并充有0.4atm的惰性气体

(2)实验1中,若灯丝粗细为75μm,且灯丝的发热电阻为500Ω,要保证该灯泡的平均使用寿命为2400h,则加在该灯泡两端的电压不能超过________.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

实验题:?

(一)在“利用双缝干涉定光波波长”的实验中,若用直尺量得双缝到屏的距离为80.00 cm,双缝间距为0.200 mm。所使用的单色光波长为5.50×10-7m。实验时,装置调整好后,在用测量头确定第一条明条纹中心的位置时,测量头上的螺旋测微器的读数如上图,大小是     mm;若再调到连续相邻的第六条明条纹的中心上,需将分划线水平移动距离为     mm。

(二)某研究所为了确定不同因素对钨丝白炽灯平均使用寿命的影响,做了如下三个实验。?

实验一 使灯泡内气体压强为0.1 atm,将灯泡内不同粗细的相同长度的钨丝通电加热到2 400 K的恒温,则维持这一温度所需的电流以及灯丝的平均使用寿命如表1所示。?

表1?

灯丝直径D/μm

电流IA

平均使用寿命/h

25

0.05

800

50

0.20

1 600

100

0.80

3 200

250

5.00

8 000

实验二 在灯丝直径为25μm的相同灯泡内,加入不同数量的惰性气体,从而改变灯泡内部的压强,且使钨丝的温度保持在2 400 K,则当灯泡内的压强从0.1 atm增大到0.5 atm时,其平均使用寿命从800 h增大到1 600 h;超过0.5 atm后,灯泡平均使用寿命递减。?

实验三 在压强为0.1 atm、钨丝粗细为250μm的灯泡内,通过改变流过钨丝的电流来改变灯丝的温度,灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流的关系如表2所示。?

表2?

灯丝温度T/K

电流I/A

平均使用寿命/h

2 400

0.05

8 000

2 600

6.61

377

2 800

7.48

29.5

3 000

8.38

3.4

根据上述实验回答下列问题?

(1)根据实验三的结果,在与实验三相同的实验条件下,可以预测钨丝工作温度在2 300 K时,其平均使用寿命最接近?    ?。?

A.50 h        B.500 h?      C.2 400 h         D.24 000 h?

(2)在相同温度下,下列四种灯泡中灯丝平均使用寿命最长的是?    ?。?

A.50 μm直径的灯丝并充有2.5 atm的惰性气体?

B.100μm直径的灯丝并充有0.5 atm的惰性气体?

C.150μm直径的灯丝并充有0.1 atm的惰性气体?

D.250μm直径的灯丝并充有0.5 atm的惰性气体?

(3)实验一里,若灯丝直径为75 μm,且灯丝的发热电阻为500 Ω,要保证灯泡的平均使用寿命为2 400 h,则加在该灯泡两端的电压不能超过         V.?

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