【題目】光電倍增管可將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并逐級放大,其前兩個平行倍增極結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng)頻率為的入射光照射到第1倍增極的上表面MN時,極板上表面逸出大量速率不同、沿各個方向運(yùn)動的光電子,空間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,可使從MN逸出的部分光電子打到第2倍增極的上表面PQ。已知第1倍增極金屬的逸出功為W,兩個倍增極長度均為d,水平間距為,豎直間距為,光電子電量為e、質(zhì)量為m,普朗克常量為h,僅考慮光電子在紙面內(nèi)運(yùn)動且只受洛倫茲力作用。
(1)求從MN上逸出的光電子的最大速率。
(2)若以最大速率、方向垂直MN逸出的光電子可以全部到達(dá)PQ,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。
(3)若保持(2)中的磁場不變,關(guān)閉光源后,發(fā)現(xiàn)仍有光電子持續(xù)擊中PQ,求關(guān)閉光源后光電子持續(xù)擊中PQ的時間。
【答案】(1) (2) ,垂直紙面向內(nèi) (3)
【解析】(1)由題可知入射光照射到第1倍增極上表面時發(fā)生光電效應(yīng)
由愛因斯坦光電效應(yīng)方程
解得:逸出的光電子的最大速率
(2)作出粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡圖如圖所示:
由圖可知,從M點垂直向上射出的光電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)恰好到達(dá)P點,圓心在N點
由幾何關(guān)系得:偏轉(zhuǎn)半徑r=d
由牛頓第二定律得:
解得:
因光電子帶負(fù)電,由偏轉(zhuǎn)圖象可知光電子向右偏轉(zhuǎn),由左手定則可知磁場方向為垂直紙面向內(nèi)
(3)由于關(guān)閉光源前已有大量光電子在持續(xù)前往第2倍增極的路上,所以關(guān)閉光源后的一段時間,仍有光電子擊中第2倍增極,因此“關(guān)閉光源后光電子持續(xù)擊中PQ的時間”對應(yīng)的是光電子從MN到達(dá)PQ的最長時間,最長時間對應(yīng)的是軌跡圓心角最大的情況:當(dāng)速率為最大時,對應(yīng)的圓軌跡與PQ相切時圓心角最大;作出相應(yīng)的運(yùn)動軌跡如圖所示:
由圖可知,當(dāng)最大速度對應(yīng)的軌跡圓不能與PQ相切,故從N端以最大速率逸出并擊中P端的光電子的圓弧軌跡圓心角最大,所對應(yīng)的時間最長,因為OP=ON=r=d=NP,故是等邊三角形,則
則光電子運(yùn)動軌跡的圓心角為,運(yùn)動的周期
故運(yùn)動的最長時間為
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【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為mA和mB的兩小球用輕繩連接在一起,并用細(xì)線懸掛在天花板上,兩小球恰處于同一水平位置,細(xì)線與豎直方向間夾角分別為θ1與θ2(θ1 > θ2),F(xiàn)將A、B間輕繩剪斷,則兩小球開始擺動,最大速度分別為vA和vB,最大動能分別為EkA和EkB,則下列說法中正確的是
A. mB > mA
B. 輕繩剪斷時加速度之比為tanθ1:tanθ2
C. vA < vB
D. EkA > EkB
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【題目】如圖為學(xué)校配電房向各個教室的供電示意圖,T為理想變壓器,、為監(jiān)控市電供電端的電壓表和電流表,、為監(jiān)控校內(nèi)變壓器輸出端的電壓表和電流表,、為教室的負(fù)載電阻,、為教室內(nèi)的監(jiān)控電壓表和電流表,配電房和教室間有相當(dāng)長的一段距離,則當(dāng)開關(guān)S閉合時,以下說法錯誤的是
A.電流表、和的示數(shù)都變大
B.只有電流表的示數(shù)變大
C.電壓表的示數(shù)變小
D.電壓表和的示數(shù)都變小
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【題目】利用下圖的實驗裝置,探究外力做功與小球動能變化的定量關(guān)系。小球在重力作用下從開始自由下落至光電門, 某同學(xué)實驗如下:
A.用天平測定小球的質(zhì)量為0.10kg; |
B.用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑如上圖乙所示 |
C.用直尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為81.6cm;(光電門處可看成一幾何點) |
D.電磁鐵先通電,讓小球吸在電磁鐵下端 |
E.讓電磁鐵斷電,小球自由下落。
F.在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi),計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為3.00×10-3s。
回答下列問題:(g取10m/s2,計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
①小球的直徑為 cm,
②小球經(jīng)過光電門時的平均速度 m/s,其對應(yīng)的動能為 J
③在本實驗中小球重力做功應(yīng)該取下落的高度為 cm, 其對應(yīng)的重力做功為 J
④試根據(jù)以上的數(shù)據(jù)得出本實驗的結(jié)論: 。
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【題目】如右圖,空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場,一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場,整個過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進(jìn)入磁場時為計時起點,下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中,可能正確的是
A. B. C. D.
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【題目】質(zhì)量為m的汽車在平直的路面上啟動,啟動過程的速度—時間圖像如圖所示,其中OA段為直線,AB段為曲線,B點后為平行于橫軸的直線。已知從t1時刻開始汽車的功率保持不變,整個運(yùn)動過程中汽車所受阻力的大小恒為Ff,以下說法正確的是( )
A. 0~t1時間內(nèi),汽車牽引力的大小為m+Ff
B. t2時刻,汽車的功率等于
C. t1~t2時間內(nèi),汽車的平均速率小于
D. 汽車運(yùn)動的最大速率v2=
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【題目】如圖所示,半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上,光滑的小球P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),P與圓心O的連線與水平面的夾角為θ,將力F在豎直面內(nèi)沿順時針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90°,框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。在此過程中下列說法正確的是( )
A. 框架對小球的支持力先減小后增大
B. 拉力F的最小值為mgcosθ
C. 地面對框架的摩擦力先減小后增大
D. 框架對地面的壓力先增大后減小
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【題目】質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上,沿同一直線,同一方向運(yùn)動,A球的動量pA=9kgm/s,B球的動量pB=3kgm/s.當(dāng)A追上B時發(fā)生碰撞,則碰后A、B兩球的動量可能值是( 。
A. pA′=6 kgm/s,pB′=6 kgm/s
B. pA′=8 kgm/s,pB′=4 kgm/s
C. pA′=﹣2 kgm/s,pB′=14 kgm/s
D. pA′=﹣4 kgm/s,pB′=17 kgm/s
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【題目】下列說法中正確的是( )
A. 根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知,光的波長越大,光子的能量越大
B. 氫原子的核外電子,在由離核較遠(yuǎn)的軌道自發(fā)躍遷到離核較近的軌道的過程中,放出光子,電子動能減小,原子的電勢能減小
C. 在用氣墊導(dǎo)軌和光電門傳感器做驗證動量守恒定律的實驗中,在兩滑塊相碰的端面上裝不裝上彈性碰撞架,不會影響動量是否守恒
D. 玻爾根據(jù)光的波粒二象性,大膽提出假設(shè),認(rèn)為實物粒子也具有波動性
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