题目
白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状,这样做的目的主要是( )A. 便于灯丝散热,防止灯丝熔断B. 尽量减少灯丝的电阻C. 减少灯丝散热,提高灯丝的温度D. 减少灯丝在高温时的升华
白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状,这样做的目的主要是( )
A. 便于灯丝散热,防止灯丝熔断
B. 尽量减少灯丝的电阻
C. 减少灯丝散热,提高灯丝的温度
D. 减少灯丝在高温时的升华
题目解答
答案
C. 减少灯丝散热,提高灯丝的温度
解析
本题考查白炽灯泡灯丝制成螺旋状的物理原理。关键在于理解灯丝形状对散热的影响,以及如何通过减少散热来提高灯丝温度,从而更高效地发光。核心思路是分析不同形状对灯丝表面积的影响,进而联系到热辐射的规律(散热与表面积相关)。破题点在于明确灯丝需要维持高温以发光,而螺旋状设计通过减小表面积减少散热,保持温度。
白炽灯泡的灯丝通常由钨制成,工作时通过电流产生的热量使灯丝达到高温(约2500℃以上),从而发光。灯丝的温度越高,发光效率越好,但过高温度会导致钨的升华加快,缩短灯泡寿命。因此,灯丝设计需在提高温度和减少升华之间平衡。
螺旋状设计的作用:
- 减小表面积:螺旋状相比直丝,单位长度的表面积更小。
- 减少散热:根据热辐射公式,散热功率与表面积成正比。减小表面积可减少热量散失,使灯丝温度更高。
- 提高发光效率:更高温度下,灯丝的辐射强度增强,光效提升。
选项分析:
- A错误:散热快会导致温度不足,无法有效发光。
- B错误:灯丝电阻由材料、长度、横截面积决定,螺旋状主要影响散热而非电阻。
- C正确:减少散热使温度升高,是主要目的。
- D错误:减少升华是副产品,但非设计的主要目的。