Question

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.?

Answer 1

（一）0.800　  11?（二）（1）D　（2）D　（3）225

解析：（一）干涉条纹间距x==×5.50×10^-7m=2.2×10^-3m。螺旋测微器读数为0.5 mm+0.300 mm=0.800 mm。水平移动的距离为：x×5=2.2×10^-3×5 m=1.1×10^-2m。

?（二）（1）由表2可知，随着灯丝温度降低，灯丝平均使用寿命非线性增大。当T=2 400 ?K时，平均使用寿命为8 000 h，若温度降低至2 300 K，则平均使用寿命大于8 000 h，?所以只能选D项。?

（2）由实验一知，气压、温度一定时，灯丝直径越大，平均使用寿命越长；由实验二知，灯丝直径一定，温度不变时，0.1 atm到0.5 atm时气压越大，平均使用寿命越长，气压大于0.5 atm后，灯泡平均使用寿命递减，所以平均使用寿命最长的是D选项的灯丝。?

（3）由表1可知，灯丝直径若变为原来的n倍，则电流变为原来的n²倍，平均使用寿命变为原来的n倍。若灯丝直径为75 μm，则电流为0.45 A,平均使用寿命为2 400 h。又知灯丝的发热电阻为500 Ω,由U=IR可知，灯泡两端的电压不能超过225 V。