如圖為研究光電效應的裝置示意圖,該裝置可用于分析光子的信息。在xOy平面(紙面)內(nèi),垂直紙面的金屬薄板M、N與y軸平行放置,板N中間有一小孔O。有一由x軸、y軸和以O為圓心、圓心角為90°的半徑不同的兩條圓弧所圍的區(qū)域Ⅰ,整個區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在大小可調(diào)、方向垂直紙面向里的勻強電場和磁感應強度大小恒為B1、磁感線與圓弧平行且逆時針方向的磁場。區(qū)域Ⅰ右側(cè)還有一左邊界與y軸平行且相距為l、下邊界與x軸重合的勻強磁場區(qū)域Ⅱ,其寬度為a,長度足夠長,其中的磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度大小可調(diào)。光電子從板M逸出后經(jīng)極板間電壓U加速(板間電場視為勻強電場),調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強度和區(qū)域Ⅱ的磁感應強度,使電子恰好打在坐標為(a+2l,0)的點上,被置于該處的探測器接收。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e,板M的逸出功為W0,普朗克常量為h。忽略電子的重力及電子間的作用力。當頻率為ν的光照射板M時有光電子逸出。
(1)求逸出光電子的最大初動能Ekm,并求光電子從O點射入?yún)^(qū)域Ⅰ時的速度v0的大小范圍;
(2)若區(qū)域Ⅰ的電場強度大小E=B13eUm,區(qū)域Ⅱ的磁感應強度大小B2=emUea,求被探測到的電子剛從板M逸出時速度vM的大小及與x軸的夾角β;
(3)為了使從O點以各種大小和方向的速度射向區(qū)域Ⅰ的電子都能被探測到,需要調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場強度E和區(qū)域Ⅱ的磁感應強度B2,求E的最大值和B2的最大值。
B
1
3
e
U
m
em
U
ea
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:1062引用:2難度:0.3
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1.如題圖所示,在直角坐標系的第一象限中有一半徑為R的扇形POQ無場區(qū)域,第一象限剩余區(qū)域(含PQ圓弧邊界)及第四象限均存在垂直于紙面的勻強磁場B。大量質(zhì)量為m,帶電量為q的正粒子從圓弧PQ上各點沿y軸正方向以相同速度v(大小未知)射入磁場,且所有粒子軌跡均交于Q點并被粒子收集盒(圖中未畫)吸收。不計粒子重力,則( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/20 13:0:2組卷:27引用:2難度:0.4 -
2.如圖所示,一粒子發(fā)射源P位于足夠大絕緣板AB的上方
處,能夠在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率為v、電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子??臻g存在垂直紙面向里的勻強磁場,不考慮粒子間的相互作用和粒子重力,已知粒子做圓周運動的半徑大小恰好為d,則( ?。?/h2>d2發(fā)布:2024/12/20 0:30:1組卷:365引用:6難度:0.2 -
3.如圖所示,在直角坐標系xOy的第1、4象限內(nèi)存在方向垂直于紙面向外的勻強磁場Ⅰ和Ⅱ,兩磁場以OP直線為界,OP直線與+x軸夾角為30°,其磁感應強度分別為B和2B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從y軸上的N點沿平行于+x軸的方向射直入磁場Ⅰ;一段時間后,該粒子在OP邊界上某點以垂直于OP的方向射入磁場Ⅱ,最后粒子射出磁場。則粒子在磁場中運動的時間為( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/24 0:0:3組卷:282引用:1難度:0.6
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