Question

黑光誘蟲燈是應用物理學原理治理害蟲的一種專用設備，其結構和工作電路與普通的日光燈的基本相同，區(qū)別只是黑光誘蟲燈燈管的材料和其內壁上所涂的熒光粉不同．有的黑光誘蟲燈的燈管外側加一層高壓電網殺滅害蟲，如圖所示，有的是直接利用自然水源（如養(yǎng)魚池等）殺滅害蟲．黑光誘蟲燈在正常工作時，會發(fā)出波長為365nm的“光”，盡管這種“光”，人眼看不見，一些害蟲卻看得見．具有趨光特性的害蟲見到這種“光”后即紛紛飛來，為進一步殺滅害蟲創(chuàng)造條件．
（1）為什么人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”，它發(fā)出的是紅外線還是紫外線？[人的視覺頻率范圍：（0.43～0.75）×10¹⁵Hz]
（2）盡管人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”，但技術人員仍然不允許我們用肉眼近距離地直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管．這是為什么？
（3）通常一盞H-40型40W的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的果園范圍約35畝．小胖家承包有400畝果園，在果園里安裝的這種黑光誘蟲燈每年工作約150天，每天工作約10小時，電價按每度電0.5元計算，則每年需要為這些黑光誘蟲燈交多少元電費？
（4）請解釋上述兩種黑光誘蟲燈是如何殺滅害蟲的．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用波速、波長和頻率的關系式計算出黑光誘蟲燈發(fā)出“光”的頻率，比較該燈發(fā)出“光”的頻率是否在人的視覺頻率范圍內，判斷人能否看到、是什么光．
（2）黑光誘蟲燈發(fā)出的是紫外線，紫外線對皮膚、眼睛有害．
（3）先求出果園共需的燈量，再利用電功的計算公式計算出果園的燈每年消耗的電量，即可求得所交電費．
（4）黑光誘蟲燈的燈管外側加一層高壓電網殺滅害蟲，是利用了高壓觸電殺蟲；直接利用自然水源（如養(yǎng)魚池等）殺滅害蟲，是利用了燈在水面中的像來誘蟲，從而使蟲落入水中被滅殺．
解答：解：（1）λ=365nm=3.65×10^-7m，
黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率：，
由于0.82×10¹⁵Hz＞0.75×10¹⁵Hz．即黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”不在人的視覺頻率范圍內，所以人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”．
由于黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率比可見光中頻率最高的紫光還高，所以黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”是紫外線．（2分）
（2）盡管黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線不能引起人的視覺，但由于紫外線能灼傷眼睛的視網膜，損傷人的視力．所以不允許用肉眼近距離地直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管．（2分）
（3）由于，所以至少需要在果園里安裝12盞這種型號的黑光誘蟲燈．
12盞黑光誘蟲燈的總功率：P=12×40W=480W=0.48kW
每年工作時間：t=150×l0h=1500h
每年消耗電能：W=pt=-0.48×1500kwh=720kwh
每年需交電費：720×0.5元=360元（2分）
（4）前一種方法是害蟲被黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線誘惑，在飛向燈管的過程中接觸高壓電網，被滅殺；
后一種方法是黑光誘蟲燈經水面成像，害蟲飛向水中黑光誘蟲燈的像落入水中被滅殺．（2分）
點評：本題綜合能力較強，考查的知識點很多，有一定難度．這要求學生多讀多了解物理知識在生活中的應用情況．