题目内容
(14分)实验1:使实验中不同灯泡内气体压强均为0.1atm,钨丝长度相同但横截而积不同,通电后,维持2400K的恒温,则实验得到的维持这一温度所需电流以及灯丝的平均使用寿命如下表所示:
灯丝粗细 | 电流I/A | 平均使用寿命/h |
25 | 0.05 | 800 |
50 | 0.20 | 1600 |
100 | 0.80 | 3200 |
250 | 5.00 | 8000 |
实验2:在灯丝粗细均为25
的相同灯泡内加入质量不同的惰性气体,从而改变灯泡内部的压强,且使钨丝的温度保持在2400K,则当灯泡内气体的压强从0.1atm增大到0.5atm时,灯泡的平均使用寿命从800h延长到6000h,超过0.5atm后,灯泡平均使用寿命递减。
根据上述实验回答下列问题:
(1)在相同的灯丝温度下,下列灯泡中钨丝平均使用寿命最长的是
A.50
粗细的灯丝并充有2.5atm的惰性气体
B.100
粗细的灯丝并充有0.4atm的惰性气体
C.150
粗细的灯丝并充有0.1arm的惰性气体
D.150
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75
,并且灯丝的发热电阻为500
,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 V。
(1)D;(2)225
解析:(1)由实验1可知:灯泡的平均使用寿命与灯丝的直径成正比;由实验2可知:灯泡内部压强小于0.5atm时,压强越大,寿命越长,而灯泡内部压强大于0.5atm时,压强越大,寿命越短。比较四种情况,灯丝最粗,内部压强最接近0.5atm的情况,钨丝平均使用寿命最长,选D。
(2)由实验1可知:灯泡内气体压强维持2400K恒温时,灯泡的平均使用寿命与灯丝的直径成正比,即
,电流与灯丝直径的平方成正比,即
,当
时,要保证该灯泡的平均使用寿命为2400h,应保持温度为2400K,对应电流
,电压
。