Question

（1）2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德?博伊爾和喬治?史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件（CCD）圖象傳感器．他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理．如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律．圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽級(jí)．理想電流計(jì)可檢測(cè)通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓．現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為______，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)______（填“為零”或“不為零”）．
（2）2010年2月，溫哥華冬奧會(huì)上，我國代表團(tuán)憑借申雪/趙宏博在花樣滑冰雙人滑比賽中的完美表現(xiàn)，獲得本屆冬奧會(huì)上的第一塊金牌，這也是中國隊(duì)在花樣滑冰賽場(chǎng)上獲得的首枚奧運(yùn)會(huì)金牌．若質(zhì)量為m₁=79kg的趙宏博抱著質(zhì)量為m₂=44kg的申雪以v=10m/s的速度沿水平冰面做直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻趙宏博突然將申雪向前水平推出，推出后兩人仍在原直線上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t=2.0s后兩人相距s=4.0m，冰面的摩擦可忽略不計(jì)．求：
（i）兩人分離時(shí)的速度大小分別為多少；
（ii）趙宏博將申雪推出時(shí)受到申雪的沖量大小和方向．

Answer 1

【答案】分析：（1）圖中所加的電壓為反向電壓，根據(jù)電壓表的示數(shù)得出最大初動(dòng)能，再根據(jù)光電效應(yīng)方程求出逸出功的大�。�入射光的強(qiáng)度不影響光電子的最大初動(dòng)能．
（2）根據(jù)動(dòng)量守恒定律，結(jié)合位移時(shí)間公式求出兩人分離時(shí)的速度大�。�
根據(jù)動(dòng)量定理，通過申雪動(dòng)量的變化量求出沖量的大小和方向．
解答：解：（1）光電效應(yīng)的最大初動(dòng)能E_km=eU=6eV．
根據(jù)光電效應(yīng)方程得，E_km=hv-W
則逸出功W=hv-E_km=10.5-6eV=4.5eV．
光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，則增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能不變，則電流仍然為零．
故答案為：4.5eV，為零．
（2）（i）設(shè)兩人分離時(shí)趙宏博的速度為v₁，申雪的速度為v₂，由動(dòng)量守恒定律得：（m₁+m₂）v=m₁v₁+m₂v₂  
經(jīng)時(shí)間t=2.0s后兩人相距s=4.0m，即：s=（v₂-v₁）t 
解得：v₁=9.3m/s，v₂=11.3m/s  
（ii）申雪對(duì)趙宏博的沖量等于趙宏博動(dòng)量的變化：I=m₁v₁-m₁v=-55.3Ns，方向與原來的運(yùn)動(dòng)方向相反
答：（i）兩人分離時(shí)的速度大小分別為9.3m/s，11.3m/s．
（ii）趙宏博將申雪推出時(shí)受到申雪的沖量大小為55.3Ns，方向與原來的運(yùn)動(dòng)方向相反．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了光電效應(yīng)中的光電效應(yīng)方程以及動(dòng)量守恒定律和動(dòng)量定理，難度不大，關(guān)鍵要熟悉這些基本規(guī)律，加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．