Question

（2010?內江）如圖所示，是黑光誘蟲燈的結構示意圖．其結構和工作原理與普通的日光燈相同，只是燈管的材料和內壁上所涂的熒光粉不同，并在燈管外側加了一層高壓電網殺滅害蟲．黑光誘蟲燈在正常工作時，會發出波長為400nm的“光”，這種“光”，人眼看不見，但一些害蟲卻看得見．則：
（1）黑光誘蟲燈發出的這種“光”的頻率為多少？
（2）通常一盞“220V 40W”的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的地面面積為200m²，小胖同學的家中今年承包了2.4×10⁴ m²的果園，他家要在果園中安裝一定數目的這種黑光誘蟲燈，使它們誘殺害蟲的范圍能覆蓋整個果園．如果用家庭電路供電，那么向這些黑光誘蟲燈供電的整個電路的總電流至少為多大？
（3）如果在小胖家果園里安裝的這些黑光誘蟲燈，每年工作l20天，每天工作8h，那么，這些黑光誘蟲燈每年消耗的電能至少為多少焦耳？（結果保留一位小數）

Answer 1

分析：（1）已知波長和光的傳播速度，根據波長等于速度除以頻率即可求出頻率；
（2）先根據P=UI的變形公式即可求出燈泡正常工作時的電流；然后根據一盞燈泡誘殺害蟲的地面面積和總面積可求出燈泡的總數，再根據并聯電路中干路電流等于各支路電流之和即可求出整個電路的總電流；
（3）接根據W=UIt和每年工作的天數即可求出黑光誘蟲燈每年消耗的電能．

解答：解：（1）∵λ=

v

f

∴頻率：f=

v

λ

=

3×108m/s

400×10-9m

=7.5×10¹⁴Hz；
（2）∵P=UI，U=220V，P=40W
∴“220V 40W”的黑光誘蟲燈正常工作時的電流：
I=

P

U

=

40W

220V

=

2

11

A，
因為一盞“220V 40W”的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的地面面積為200m²，所以要誘殺害蟲的地面面積為2.4×10⁴m²的，整個電路的總電流：
I_總=

2.4×104m2

200m2

×

2

11

A≈21.8A．
（3）黑光誘蟲燈每年消耗的電能至少為：W=120×UIt=120×220V×21.8A×8×3600s≈1.7×10¹⁰J．
答：（1）黑光誘蟲燈發出的這種“光”的頻率為7.5×10¹⁴Hz；
（2）黑光誘蟲燈供電的整個電路的總電流至少為21.8A；
（3）黑光誘蟲燈每年消耗的電能至少為1.7×10¹⁰J．

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．