Question

如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，、為兩正對的圓形金屬板，兩板間距為，板的半徑為，且。當(dāng)板正中受一頻率為的細(xì)束紫外線照射時(shí)，照射部位發(fā)射沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子，形成光電流，從而引起電流表的指針偏轉(zhuǎn)。已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質(zhì)量m。

（1）若閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P逐漸增大極板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小。當(dāng)電壓表示數(shù)為時(shí)，電流恰好為零。求：

①金屬板N的極限頻率；

②將圖示電源的正負(fù)極互換，同時(shí)逐漸增大極板間電壓，發(fā)現(xiàn)光電流逐漸增大，當(dāng)電壓達(dá)到之后，電流便趨于飽和。求此電壓。

（2）開關(guān)S斷開，在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為多大時(shí)，電流為零。

 

Answer 1

（1）① ② （2）

【解析】

試題分析：（1）①據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程得到：

①

據(jù)電場力做負(fù)功，剛好等于動(dòng)能變化，有：

②

極限頻率為：

③

④

②當(dāng)電源正負(fù)極互換后，在電場力作用下，電子飛到極板M上，且電壓越大，飛到該極板上的光電子數(shù)量越多，當(dāng)所有光電子飛到該極板時(shí)，電流達(dá)到飽和，此時(shí)飛得最遠(yuǎn)的光電子可以近似看出類平拋運(yùn)動(dòng)，則有：

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

（2）當(dāng)在MN間加有勻強(qiáng)磁場，在磁場力作用下，光電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)半徑最大的光電子的半徑等于d/2，則光電子到達(dá)不了極板M，那么就可以使電流為0，則有：

⑩

⑾

⑿

考點(diǎn)：本題考查光電效應(yīng)、類平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)。