Question

實(shí)驗(yàn)題：?

（一）在“利用雙縫干涉定光波波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，若用直尺量得雙縫到屏的距離為80.00 cm，雙縫間距為0.200 mm。所使用的單色光波長(zhǎng)為5.50×10^-7m。實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置調(diào)整好后，在用測(cè)量頭確定第一條明條紋中心的位置時(shí)，測(cè)量頭上的螺旋測(cè)微器的讀數(shù)如上圖，大小是　　　　　mm；若再調(diào)到連續(xù)相鄰的第六條明條紋的中心上，需將分劃線水平移動(dòng)距離為　　　　　mm。

（二）某研究所為了確定不同因素對(duì)鎢絲白熾燈平均使用壽命的影響，做了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)。?

實(shí)驗(yàn)一　使燈泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.1 atm，將燈泡內(nèi)不同粗細(xì)的相同長(zhǎng)度的鎢絲通電加熱到2 400 K的恒溫，則維持這一溫度所需的電流以及燈絲的平均使用壽命如表1所示。?

表1?

燈絲直徑D/μm	電流IA	平均使用壽命/h
25	0.05	800
50	0.20	1 600
100	0.80	3 200
250	5.00	8 000

實(shí)驗(yàn)二　在燈絲直徑為25μm的相同燈泡內(nèi)，加入不同數(shù)量的惰性氣體，從而改變燈泡內(nèi)部的壓強(qiáng)，且使鎢絲的溫度保持在2 400 K，則當(dāng)燈泡內(nèi)的壓強(qiáng)從0.1 atm增大到0.5 atm時(shí)，其平均使用壽命從800 h增大到1 600 h；超過(guò)0.5 atm后，燈泡平均使用壽命遞減。?

實(shí)驗(yàn)三 在壓強(qiáng)為0.1 atm、鎢絲粗細(xì)為250μm的燈泡內(nèi)，通過(guò)改變流過(guò)鎢絲的電流來(lái)改變燈絲的溫度，燈泡的平均使用壽命與燈絲溫度及電流的關(guān)系如表2所示。?

表2?

燈絲溫度T/K	電流I/A	平均使用壽命/h
2 400	0.05	8 000
2 600	6.61	377
2 800	7.48	29.5
3 000	8.38	3.4

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題?

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果，在與實(shí)驗(yàn)三相同的實(shí)驗(yàn)條件下，可以預(yù)測(cè)鎢絲工作溫度在2 300 K時(shí)，其平均使用壽命最接近?　　　　?。?

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

（2）在相同溫度下，下列四種燈泡中燈絲平均使用壽命最長(zhǎng)的是?　　　　?。?

A.50 μm直徑的燈絲并充有2.5 atm的惰性氣體?

B.100μm直徑的燈絲并充有0.5 atm的惰性氣體?

C.150μm直徑的燈絲并充有0.1 atm的惰性氣體?

D.250μm直徑的燈絲并充有0.5 atm的惰性氣體?

（3）實(shí)驗(yàn)一里，若燈絲直徑為75 μm，且燈絲的發(fā)熱電阻為500 Ω，要保證燈泡的平均使用壽命為2 400 h，則加在該燈泡兩端的電壓不能超過(guò)         V.?

Answer 1

（一）0.800　  11?（二）（1）D�。�2）D�。�3）225

解析：（一）干涉條紋間距x==×5.50×10^-7m=2.2×10^-3m。螺旋測(cè)微器讀數(shù)為0.5 mm+0.300 mm=0.800 mm。水平移動(dòng)的距離為：x×5=2.2×10^-3×5 m=1.1×10^-2m。

?（二）（1）由表2可知，隨著燈絲溫度降低，燈絲平均使用壽命非線性增大。當(dāng)T=2 400 ?K時(shí)，平均使用壽命為8 000 h，若溫度降低至2 300 K，則平均使用壽命大于8 000 h，?所以只能選D項(xiàng)。?

（2）由實(shí)驗(yàn)一知，氣壓、溫度一定時(shí)，燈絲直徑越大，平均使用壽命越長(zhǎng)；由實(shí)驗(yàn)二知，燈絲直徑一定，溫度不變時(shí)，0.1 atm到0.5 atm時(shí)氣壓越大，平均使用壽命越長(zhǎng)，氣壓大于0.5 atm后，燈泡平均使用壽命遞減，所以平均使用壽命最長(zhǎng)的是D選項(xiàng)的燈絲。?

（3）由表1可知，燈絲直徑若變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，則電流變?yōu)樵瓉?lái)的n²倍，平均使用壽命變?yōu)樵瓉?lái)的n倍。若燈絲直徑為75 μm，則電流為0.45 A,平均使用壽命為2 400 h。又知燈絲的發(fā)熱電阻為500 Ω,由U=IR可知，燈泡兩端的電壓不能超過(guò)225 V。