Question

19．阅读下面的短文，回答问题．
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象．光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出．光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应．前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应．后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应．外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象．只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面．内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象．
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；光敏电阻可应用在各种自动控制装置和光检测设备中，如生产线上的自动送料、自动门装置、航标灯、路灯、应急自动照明、自动给水停水装置等方面．
利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电．光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业．
（1）外光电效应会从物质中激发出带负电（选填“正电”或“负电”）的粒子．
（2）如图是电磁波波谱图．如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是C．
A．红光，红外线     B．红外线，紫外线     C．紫光，紫外线    D．黄光，紫光

（3）太阳能电池是依据内（选填“内”或“外”）光电效应工作的．
（4）现在楼道内一般不再使用声控开关，而用红外感应开关替代．白天光控开关断开，夜晚光线暗时，光控开关闭合；当有人进入楼道内时，红外感应开关闭合，没人时红外感应开关断开．下列关于楼道内路灯电路设计合理的是A（光控开关用光表示，红外感应开关用红表示）．

（5）图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为激光源，R₁为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R₂为定值保护电阻，a、b间接“示波器”（示波器的接入对电路无影响）．水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R₁之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示．已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R₂的阻值为400Ω．则无光照射时，保护电阻R₂两端电压是2V，每lh通过S与R₁之间的产品个数为6000个．

Answer 1

分析 （1）外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象，电子带负电；
（2）只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，发生外光电效应；
（3）内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象；
（4）由题意可知，当晚上、有人进入楼道内时灯泡发光，否则不发光，说明光控开关、红外感应开关同时控制灯泡即为串联，再根据安全用电的原则判断电路的设计；
（5）①由甲图可知，两电阻串联，由题意可知有光照射时光敏电阻R₁阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知R₁两端电压的变化，据此得出无光照射时R₁两端的电压，根据串联电路电压的特点求出R₂的电压；
②由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置，可以求出每1h通过的产品个数．

解答 解：（1）被光激发产生的电子即带负电的粒子逸出物质表面的现象称为外光电效应；
（2）由电磁波谱可知，红外线、红光、黄光、蓝光、紫光、紫外线的波长依次减小，
由c=λf的变形式f=$\frac{c}{λ}$可知，红外线、红光、黄光、蓝光、紫光、紫外线的频率依次增大，
因只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面，
所以，蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则紫光和紫外线照射该金属也一定能产生外光电效应；
（3）太阳能电池是在物体两端产生电压的现象，属于内光电效应；
（4）经分析可知，光控开关和红外感应开关串联控制灯泡，由安全用电的原则可知开关应控制火线，结合现象可知A符合；
（5）①由甲图可知，R₁、R₂串联，
因无光照射时，R₁的阻值较大，电路中的总电阻较大，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流较小，R₂两端的电压较小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₁两端的电压较大，
由图象知，此时R₁的电压U₁=4V，
则保护电阻R₂两端电压：
U₂=U-U₁=6V-4V=2V；
②由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置，
则每lh通过S与R₁之间的产品个数：
n=$\frac{3600s}{0.6s/个}$=6000个．
故答案为：（1）负电；（2）C；（3）内；（4）A；（5）2；6000．

点评 本题以光电效应为背景考查了正负电荷的判断、电磁波谱、波长与频率的关系、电路图的设计、串联电路特点和欧姆定律的应用，涉及到的知识点较多，综合性强，明确串并联电路的特点和安全用电的原则以及电路的动态分析是解决问题的关键．