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，照射部位發(fā)射沿不同方向運(yùn)動的光電子，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，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，電流為零。

（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，電流達(dá)到飽和，此時飛得最遠(yuǎn)的光電子可以近似看出類平拋運(yùn)動，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，當(dāng)運(yùn)動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)動和勻速圓周運(yùn)動。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖所示，在一個粗糙水平面上，彼此靠近地放置兩個帶同種電荷的小物塊。由靜止釋放后，兩個物塊向相反方向運(yùn)動，并最終停止。在物塊的運(yùn)動過程中，下列正確的是（  ）

A．兩個物塊的電勢能逐漸減少
B．物塊受到的庫侖力不做功
C．兩個物塊的機(jī)械能守恒
D．物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫侖力

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4,相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0。一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動，經(jīng)過a、b點(diǎn)時的動能分別為26eV和5eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動到某一位置，其電勢能變?yōu)?5eV，則它的動能應(yīng)為_______eV.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，板間距為d、板長為4d的水平金屬板A和B上下正對放置，并接在電源上．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量＋q的質(zhì)點(diǎn)沿兩板中心線以某一速度水平射入，當(dāng)兩板間電壓U＝U0，且A接負(fù)時，該質(zhì)點(diǎn)就沿兩板中心線射出；A接正時，該質(zhì)點(diǎn)就射到B板距左端為d的C處．取重力加速度為g，不計空氣阻力．求

（1）質(zhì)點(diǎn)射入兩板時的速度；
（2）當(dāng)A接負(fù)時，為使帶電質(zhì)點(diǎn)能夠從兩板間射出，兩板所加恒定電壓U的范圍．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在足夠長的絕緣板上方距離為d的P點(diǎn)有一個粒子發(fā)射源，能夠在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率相等，比荷q／m=k的帶正電的粒子，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力。

（1）若已知粒子的發(fā)射速率為vo，在絕緣板上方加一電場強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，求同一時刻發(fā)射出的帶電粒子打到板上的最大時間差；
（2）若已知粒子的發(fā)射速率為vo，在絕緣板的上方只加一方向垂直紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=的勻強(qiáng)磁場，求帶電粒子能到達(dá)板上的長度。
（3）若粒子的發(fā)射速率vo未知，在絕緣板的上方只加一方向垂直紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)磁場，使粒子做圓周運(yùn)動的運(yùn)動半徑大小恰好為d，為使同時發(fā)射出的粒子打到板上的最大時間差與（1）中相等，求vo的大小。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（22分）離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推進(jìn)器設(shè)計的簡化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在離軸線R/2處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動，截面如圖2所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角（0<α<90?）。推進(jìn)器工作時，向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e。（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）。

（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大小；
（2）為取得好的電離效果，請判斷I區(qū)中的磁場方向（按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；
（3）α為90?時，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；
（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在+y方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E。在x軸上方以原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于xoy平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。-y軸上的A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為d，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)電場加速后從O點(diǎn)射入磁場，不計粒子的重力。

（1）求粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r；
（2）要使粒子進(jìn)人磁場之后不再經(jīng)過x軸，求電場強(qiáng)度的取值范圍；
（3）改變電場強(qiáng)度，使得粒子經(jīng)過x軸時與x軸成θ=300的夾角，求此時粒子在磁場中的運(yùn)動時間t及經(jīng)過x軸的位置坐標(biāo)值x0。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

能的轉(zhuǎn)化與守恒是自然界普遍存在的規(guī)律，如：電源給電容器的充電過程可以等效為將電荷逐個從原本電中性的兩極板中的一個極板移到另一個極板的過程. 在移動過程中克服電場力做功，電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．實(shí)驗(yàn)表明:電容器兩極間的電壓與電容器所帶電量如圖所示．

（1）對于直線運(yùn)動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法．請你借鑒此方法，根據(jù)圖示的Q-U圖像，若電容器電容為C，兩極板間電壓為U，求電容器所儲存的電場能．
（2）如圖所示，平行金屬框架豎直放置在絕緣地面上．框架上端接有一電容為C的電容器．框架上一質(zhì)量為m、長為L的金屬棒平行于地面放置，離地面的高度為h．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與框架平面相垂直．現(xiàn)將金屬棒由靜止開始釋放，金屬棒下滑過程中與框架接觸良好且無摩擦．開始時電容器不帶電，不計各處電阻．

求a. 金屬棒落地時的速度大小
b. 金屬棒從靜止釋放到落到地面的時間

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運(yùn)動的簡化模型示意圖．在xOy平面的第一象限，存在以x軸、y軸及雙曲線的一段(0≤x≤L,0≤y≤L)為邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)域Ⅰ；在第二象限存在以x＝－L、x＝－2L、y＝0、y＝L的勻強(qiáng)電場區(qū)域Ⅱ.兩個電場大小均為E，不計電子所受重力，電子的電荷量為e，則：

(1)求從電場區(qū)域Ⅰ的邊界B點(diǎn)（B點(diǎn)的縱坐標(biāo)為L）處由靜止釋放電子，到達(dá)區(qū)域Ⅱ的M點(diǎn)時的速度；
(2) 求（1）中的電子離開MNPQ時的坐標(biāo)；
(3)證明在電場區(qū)域Ⅰ的AB曲線上任何一點(diǎn)處，由靜止釋放電子恰能從MNPQ區(qū)域左下角P點(diǎn)離開；

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案