15.真空中有一平行板電容器,兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長(zhǎng)分別λ1和λ2)制成,板面積為s,間距為d,現(xiàn)用波長(zhǎng)為λ(λ1<λ<λ2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面,則電容器的最終帶電荷量正比于$\frac{S}kky6giq$($\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$).(用題中給定符號(hào)表示)

分析 解決本題的關(guān)鍵是:首先利用光電效應(yīng)方程求出電子的初動(dòng)能,然后理解電容器最終帶電量的含義:即電子不能再運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板,其臨界狀態(tài)是電子減速到負(fù)極板時(shí)速度剛好減速為零,從而即可求解.

解答 解:鉑的極限波長(zhǎng)為λ1,鉀的極限波長(zhǎng)為λ2,因?yàn)棣?SUB>1<λ<λ2.由公式v=c/λ,極限波長(zhǎng)短的極限頻率高.所以,當(dāng)以波長(zhǎng)λ的光入射到兩金屬板內(nèi)表面上時(shí),只能使鉀金屬板發(fā)生光電效應(yīng).鉀失去電子而成為電容器的正極板,光電子運(yùn)動(dòng)到鉑金屬板上后使鉑金屬板成為電容器的負(fù)極板.電子從鉀金屬板飛出時(shí)的動(dòng)能為:
 Ek=hv-W2=h$\frac{c}{λ}$-h$\frac{c}{{λ}_{2}}$=hc$\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$,公式中W2為鉀金屬的逸出功.
光電子不斷從鉀極板發(fā)出,又不斷到達(dá)鉑極板,使電容器帶電不斷增加,電壓也不斷增大,這個(gè)電壓是使光電子減速的反向電壓.當(dāng)某時(shí)刻,光電子恰好到達(dá)鉑極板時(shí)其速度減為零,則電容器的電量達(dá)到最大值Q=CU(這里的電壓U相當(dāng)于反向截止電壓.)
由動(dòng)能定理可以得到:eU=Ek=hc$\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$,
平行板電容器的電容:C∝$\frac{?S}26guwcy$Q=CU∝$\frac{?S}kig0yoi$×$\frac{hc}{e}$×$\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$∝$\frac{S}a2uwgcu$($\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$),
故答案為:$\frac{S}syqa8aw$($\frac{{λ}_{2}-λ}{λ{(lán)λ}_{2}}$).

點(diǎn)評(píng) 本題難度較大,將光電效應(yīng)和電容器、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái).解決本題時(shí)可用排除法:根據(jù)λ1<λ<λ2可知,該光不能使鉑發(fā)生光電效應(yīng),故含有λ1的式子肯定不對(duì).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.如圖所示,A、B為兩豎直的金屬板,C、D為兩水平放置的平行金屬板,B板的開(kāi)口恰好沿CD的中分線(xiàn)OO′,A、B板間的加速電壓U1=2×106V,C、D板間所加電壓為U2=4×106V,一靜止的碳離子(m=2×10-26kg,q=3.2×10-19C),自A板經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,由B板右端口進(jìn)入CD板間,其中C、D板的長(zhǎng)度L=2.4 m,碳離子恰好沿D板右邊緣飛出,進(jìn)入E右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,最后在P點(diǎn)沿水平方向飛出磁場(chǎng)區(qū).已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,方向垂直紙面向里.求:
(1)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)碳離子在D板右邊緣飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的大小及方向;
(3)磁場(chǎng)的寬度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.有一正弦交流電,它的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,試寫(xiě)出:
(1)電壓的峰值;                    
(2)交變電流的周期;
(3)交變電流的頻率;          
(4)電壓的瞬時(shí)表達(dá)式.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.如圖甲所示,理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)之比為10:1,b是原線(xiàn)圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,定值電阻R=10Ω,其余電阻均不計(jì).從某時(shí)刻開(kāi)始在原線(xiàn)圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓.則下列說(shuō)法中正確的有(  )
A.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接時(shí),電壓表的示數(shù)為22V
B.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接且在t=0.01s時(shí),電流表示數(shù)為零
C.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí),原線(xiàn)圈的輸入功率變大
D.當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a撥向b時(shí),副線(xiàn)圈輸出電壓的頻率仍為50Hz

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.如圖所示,光滑水平面上靜止有質(zhì)量均為2m的小滑塊A、B,質(zhì)量為m的子彈以水平向右的速度v0射入木塊A,子彈穿出A后又水平射入木塊B而未穿出,此后B與A之間的距離保持不變,求:
(1)子彈穿出A時(shí)的速度;
(2)上述過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.如圖所示,一個(gè)小球從樓梯頂部以v0的速度水平拋出,每個(gè)臺(tái)階高度均為h,寬度均為L(zhǎng),欲使小球落在第四個(gè)臺(tái)階上,初速度應(yīng)滿(mǎn)足的條件為( 。
A.$\frac{L}{2h}$$\sqrt{3gh}$<v0<$\frac{L}{2h}$$\sqrt{4gh}$B.$\frac{L}{2h}$$\sqrt{3gh}$<v0<$\frac{L}{2h}$$\sqrt{5gh}$C.$\frac{L}{2h}$$\sqrt{6gh}$<v0<$\frac{L}{2h}$$\sqrt{7gh}$D.$\frac{L}{2h}$$\sqrt{6gh}$<v0<$\frac{L}{2h}$$\sqrt{8gh}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

7.某同學(xué)在做測(cè)玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,使用的是半圓形玻璃磚,P1、P2、P3、P4是按順序插在軟木板上的大頭針,如圖所示.下述實(shí)驗(yàn)操作中正確的是( 。
A.若任意選取P1、P2連線(xiàn)的方向和入射點(diǎn)A的位置,都可以在圓弧外側(cè)適當(dāng)位置處插上第三個(gè)大頭針同時(shí)擋住P1、P2的像
B.如果入射點(diǎn)A恰在玻璃磚圓心處,可不使用大頭針P4
C.可以用P1、P2連線(xiàn)作為入射光線(xiàn),也可以用P4、P3連線(xiàn)作為入射光線(xiàn)
D.為減小誤差,P1、P2間距和P3、P4間距應(yīng)適當(dāng)大一些
E.本實(shí)驗(yàn)可以不做任何標(biāo)記,撤掉玻璃磚后連接P1P2和P3P4計(jì)算折射率

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示是一交變電流的i-t圖象,則該交變電流的有效值為 ( 。
A.3AB.6AC.2$\sqrt{5}$AD.3$\sqrt{2}$A

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.如圖所示,某物體沿$\frac{1}{4}$光滑圓弧軌道由最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)過(guò)程中,則( 。
A.物體的速度逐漸增大B.物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒
C.物體所受的合外力大小保持不變D.物體所受的合外力就是向心力

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同步練習(xí)冊(cè)答案