Question

19．閱讀下面的短文，回答問題．
光電效應(yīng)是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)象．光電現(xiàn)象由德國物理學家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出．光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導效應(yīng)和阻擋層光電效應(yīng)，又稱光生伏特效應(yīng)．前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)．后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應(yīng)．外光電效應(yīng)是指被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面的現(xiàn)象．只有入射光的頻率高于一定值時，才能激發(fā)電子逸出物質(zhì)表面．內(nèi)光電效應(yīng)是指被光激發(fā)所產(chǎn)生的電荷仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，但使物質(zhì)的導電能力發(fā)生變化或在物體兩端產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象．
光敏電阻器是利用半導體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；光敏電阻可應(yīng)用在各種自動控制裝置和光檢測設(shè)備中，如生產(chǎn)線上的自動送料、自動門裝置、航標燈、路燈、應(yīng)急自動照明、自動給水停水裝置等方面．
利用太陽能的最佳方式是光伏轉(zhuǎn)換，就是利用光伏效應(yīng)，使太陽光射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電．光伏產(chǎn)業(yè)正日益成為國際上繼IT、微電子產(chǎn)業(yè)之后又一爆炸式發(fā)展的行業(yè)．
（1）外光電效應(yīng)會從物質(zhì)中激發(fā)出帶負電（選填“正電”或“負電”）的粒子．
（2）如圖是電磁波波譜圖．如果藍光照射到某金屬表面能產(chǎn)生外光電效應(yīng)，則下列光照射該金屬也一定能產(chǎn)生外光電效應(yīng)是C．
A．紅光，紅外線     B．紅外線，紫外線     C．紫光，紫外線    D．黃光，紫光

（3）太陽能電池是依據(jù)內(nèi)（選填“內(nèi)”或“外”）光電效應(yīng)工作的．
（4）現(xiàn)在樓道內(nèi)一般不再使用聲控開關(guān)，而用紅外感應(yīng)開關(guān)替代．白天光控開關(guān)斷開，夜晚光線暗時，光控開關(guān)閉合；當有人進入樓道內(nèi)時，紅外感應(yīng)開關(guān)閉合，沒人時紅外感應(yīng)開關(guān)斷開．下列關(guān)于樓道內(nèi)路燈電路設(shè)計合理的是A（光控開關(guān)用光表示，紅外感應(yīng)開關(guān)用紅表示）．

（5）圖甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖．其中S為激光源，R₁為光敏電阻（有光照射時，阻值較�。粺o光照射時，阻值較大），R₂為定值保護電阻，a、b間接“示波器”（示波器的接入對電路無影響）．水平傳送帶勻速前進，每當傳送帶上的產(chǎn)品通過S與R₁之間時，射向光敏電阻的光線會被產(chǎn)品擋�。�若傳送帶上的產(chǎn)品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示．已知計數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護電阻R₂的阻值為400Ω．則無光照射時，保護電阻R₂兩端電壓是2V，每lh通過S與R₁之間的產(chǎn)品個數(shù)為6000個．

Answer 1

分析 （1）外光電效應(yīng)是指被光激發(fā)產(chǎn)生的電子逸出物質(zhì)表面的現(xiàn)象，電子帶負電；
（2）只有入射光的頻率高于一定值時，才能激發(fā)電子逸出物質(zhì)表面，發(fā)生外光電效應(yīng)；
（3）內(nèi)光電效應(yīng)是指被光激發(fā)所產(chǎn)生的電荷仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，但使物質(zhì)的導電能力發(fā)生變化或在物體兩端產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象；
（4）由題意可知，當晚上、有人進入樓道內(nèi)時燈泡發(fā)光，否則不發(fā)光，說明光控開關(guān)、紅外感應(yīng)開關(guān)同時控制燈泡即為串聯(lián)，再根據(jù)安全用電的原則判斷電路的設(shè)計；
（5）①由甲圖可知，兩電阻串聯(lián)，由題意可知有光照射時光敏電阻R₁阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和定值電阻兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知R₁兩端電壓的變化，據(jù)此得出無光照射時R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出R₂的電壓；
②由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，可以求出每1h通過的產(chǎn)品個數(shù)．

解答 解：（1）被光激發(fā)產(chǎn)生的電子即帶負電的粒子逸出物質(zhì)表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)；
（2）由電磁波譜可知，紅外線、紅光、黃光、藍光、紫光、紫外線的波長依次減小，
由c=λf的變形式f=$\frac{c}{λ}$可知，紅外線、紅光、黃光、藍光、紫光、紫外線的頻率依次增大，
因只有入射光的頻率高于一定值時，才能激發(fā)電子逸出物質(zhì)表面，
所以，藍光照射到某金屬表面能產(chǎn)生外光電效應(yīng)，則紫光和紫外線照射該金屬也一定能產(chǎn)生外光電效應(yīng)；
（3）太陽能電池是在物體兩端產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象，屬于內(nèi)光電效應(yīng)；
（4）經(jīng)分析可知，光控開關(guān)和紅外感應(yīng)開關(guān)串聯(lián)控制燈泡，由安全用電的原則可知開關(guān)應(yīng)控制火線，結(jié)合現(xiàn)象可知A符合；
（5）①由甲圖可知，R₁、R₂串聯(lián)，
因無光照射時，R₁的阻值較大，電路中的總電阻較大，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流較小，R₂兩端的電壓較小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁兩端的電壓較大，
由圖象知，此時R₁的電壓U₁=4V，
則保護電阻R₂兩端電壓：
U₂=U-U₁=6V-4V=2V；
②由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，
則每lh通過S與R₁之間的產(chǎn)品個數(shù)：
n=$\frac{3600s}{0.6s/個}$=6000個．
故答案為：（1）負電；（2）C；（3）內(nèi)；（4）A；（5）2；6000．

點評 本題以光電效應(yīng)為背景考查了正負電荷的判斷、電磁波譜、波長與頻率的關(guān)系、電路圖的設(shè)計、串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應(yīng)用，涉及到的知識點較多，綜合性強，明確串并聯(lián)電路的特點和安全用電的原則以及電路的動態(tài)分析是解決問題的關(guān)鍵．