21.(1)如圖1為光電管產生的光電子進行比荷測定的原理裝置圖,整個裝置放在真空中,電源電動勢為E,內阻為r,R
0的總電阻為4r,兩塊水平的平行金屬板分別由兩種材料制成,其中N為鋅板,M為銅板,兩板相距為d,當僅鋅板N受紫外線照射后,將發(fā)射沿不同方向運動的光電子,形成電流,從而引起電流計的指針偏轉,若閉合開關S,調節(jié)R
0逐漸增大極板間電壓,可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小,當電壓表示數(shù)為U時,電流恰好為零,此時滑動變阻器Pb之間的阻值為R
pb。若切斷開關S,在MN間加垂直于紙面磁感應強度為B的勻強磁場時,也恰能使電流計的電流為零。求
a.滑動變阻器Pb的阻值R
pb大小;
b.光電子的比荷為多大。
(2)現(xiàn)將裝置中的部分器材拆除,如圖2所示。讓頻率為ν紫外線弧光燈同時照射原來都不帶電的鋅板和銅板,已知鋅板和銅板的極限頻率分別為ν
1和ν
2,且ν
1<ν<ν
2,板面積為S,間距d保持不變。假設光電子全部到達另一極板。已知普朗克常量為h,電子的電量的絕對值為e,平行板電容器的電容決定式為
。求
a.試導出電容器的最終所帶的電荷量Q;
b.電容器內最終的場強E。