【題目】真空中一組間距為 2R，長(zhǎng)度為 R 的平行金屬板P、Q 可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置，放置在 X 軸的正上方，如圖所示，在X 軸的正下方放置同樣間距，長(zhǎng)度為 R的平行金屬板M、N，兩組金屬板間絕緣，M 板接地，且在兩板間加有電壓UMN，大小、方向均連續(xù)可調(diào)。P、Q 間有垂直平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，光照前 P 不帶電。當(dāng)以頻率為 f 的光照射P 板時(shí)，板中的電子吸收光的能量而逸出。假設(shè)所有逸出的電子都垂直于 P 板飛出，在磁力作用下電子會(huì)聚于坐標(biāo)為(R，0)的 S 點(diǎn)，且 P 板最上端的電子從 S 點(diǎn)飛出的方向垂直 X 軸豎直向下，進(jìn)入 M、N 極板間的電場(chǎng)區(qū)域。忽略電子之間的相互作用，保持光照條件不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從 P 板持續(xù)地飛出的電子數(shù)為 N，且沿 P 板均勻分布，電子逸出時(shí)的初動(dòng)能均為 EKm，元電荷量為 e，電子的質(zhì)量為 m。

（1）求金屬板P 的逸出功；

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的大小和所需磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積；

（3）到達(dá) N 板的電子全部被收集，導(dǎo)出形成電流 i。計(jì)算一些關(guān)鍵參數(shù)，在圖上面畫(huà)出 i-UMN的關(guān)系曲線。

【答案】（1）（2）；（3）圖見(jiàn)解析；

【解析】

解：（1）根據(jù)光電效應(yīng)方程可得： ，

解得 ；

（2）從P板水平飛出的電子均能過(guò)S點(diǎn)，則要求磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R的圓，可知運(yùn)動(dòng)半徑r=R；由 ，且

解得

所需磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積

（3）①截止電壓：OS方向電子剛好不能到達(dá)N板：；

；

②飽和電壓：垂直OS方向電子剛好到達(dá)N板；豎直方向勻速，水平方向加速；

；

；

；

③不加電壓：出射方向與水平成θ角的電子恰好打到N板；

；

；

；

；

電流i=0.5Ne

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：

【題目】一輕質(zhì)細(xì)桿長(zhǎng)為2L，可繞固定于中點(diǎn)O的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，桿兩端固定有形狀相同的小球1和2，它們的質(zhì)量均為m，電荷量分別為q和－q(q>0)，整個(gè)裝置放在如圖所示的、在豎直面內(nèi)關(guān)于過(guò)O軸的豎直線對(duì)稱的電場(chǎng)中�，F(xiàn)將桿由水平位置靜止釋放，讓兩小球繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直線上A、B兩位置。設(shè)電勢(shì)差UBA=U，重力加速度大小為g，不考慮小球1、2間的庫(kù)侖力。則該過(guò)程中（ ）

A. 小球2受到的電場(chǎng)力減小

B. 小球1電勢(shì)能減少了Uq

C. 小球1、2的機(jī)械能總和增加了Uq－mgL

D. 小球1、2的動(dòng)能總和增加了Uq

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】有一種公交電車站，車站站臺(tái)的路軌建得高些，車輛進(jìn)站時(shí)要上坡，出站時(shí)要下坡，如圖甲所示，這樣既可以節(jié)能又可以節(jié)省停車所需的時(shí)間。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，現(xiàn)設(shè)兩邊傾斜部分AB 段和CD 段均為直軌道，長(zhǎng)度均為L=200 m，水平部分BC 段長(zhǎng)度也為L=200 m、站臺(tái)的高度 h 未知，如圖乙所示，各段道路交接處均為圓滑連接。一長(zhǎng)度可忽略的電車自站臺(tái)左前方以 v0=72 km/h 的速度駛向站臺(tái)，為了節(jié)能，司機(jī)在未到站時(shí)即關(guān)閉電車電源，經(jīng)過(guò)時(shí)間 t1=100 s 后到達(dá) A 點(diǎn)，接著沖上了傾斜軌道，到達(dá)站臺(tái)上的 B 點(diǎn)時(shí)速度為 vB=18 km/h，此時(shí)司機(jī)還需啟動(dòng)剎車系統(tǒng)，使得電車最終正好停在了 BC 段的中點(diǎn)。已知電車在各段軌道上所受摩擦（不含剎車時(shí)所增加的阻力）及空氣阻力均可認(rèn)為等于其自身總重量的 0.01 倍，剎車過(guò)程所增加的阻力可看作恒力，忽略電車經(jīng)過(guò)各道路交接處的能量損失及可能騰空對(duì)研究問(wèn)題的影響，g 取 10 m/s2 求：

（1）電車到達(dá) A 點(diǎn)時(shí)的速度大小 vA；

（2）電車從站臺(tái) B 點(diǎn)到最終停止所需的時(shí)間 t；

（3）該電車站臺(tái)的高度 h；

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在兩根間距為L的水平金屬導(dǎo)軌上，有一個(gè)邊長(zhǎng)為L的正方形金屬線圈，線圈的 ab、cd 邊質(zhì)量均為m，電阻均為 R；ac、bd 邊的質(zhì)量和電阻均不計(jì)。在cd和pq 間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，垂直導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在導(dǎo)軌上，另有一根質(zhì)量為 m、電阻為R的金屬棒 ef，在恒力F的作用下向右運(yùn)動(dòng)。線圈和ef金屬棒與導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng) ef 棒向右運(yùn)行距離為 L 時(shí)，線圈剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，求:

（1）ef棒的速度；

（2）ef棒從靜止開(kāi)始，到線圈剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)消耗的時(shí)間；

（3）在ef棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，cd桿消耗的焦耳熱；

（4）當(dāng)ef桿速度多大時(shí)，作用在桿子上的合外力的功率最大，并求出最大功率。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)半徑r=0.5m的金屬圓環(huán)，圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直。OA是一個(gè)金屬棒，它沿著順時(shí)針?lè)较蛞?/span>20rad/s的角速度繞圓心O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且A端始終與圓環(huán)相接觸。從金屬環(huán)和O端各引出一條導(dǎo)線對(duì)外供電。OA棒的電阻R=0.1Ω，圖中定值電阻R1=100Ω，R2=4.9Ω，電容器的電容C=100pF，圓環(huán)和連接導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)，則下列正確的是（ ）

A. 電容器上極板帶正電

B. 電容器下極板帶正電

C. 電路中消耗的電功率為5W

D. 電路中消耗的電功率為4.9W

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)為L的絕緣細(xì)線，細(xì)線一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的帶電小球。小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成θ角，此時(shí)讓小球獲得初速度且恰能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是

A. 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度

B. 小球動(dòng)能的最小值為

C. 小球運(yùn)動(dòng)至圓周軌跡的最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最小

D. 小球從初始位置開(kāi)始，在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)一周的過(guò)程中，其電勢(shì)能先減小后增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示， 為一玻璃三棱鏡的橫截面，，一束單色光垂直AB邊從D點(diǎn)射入，從AC邊上的E點(diǎn)射出，其折射角為。若在AC和BC邊所在的面都涂上反射膜，同樣的單色光垂直AB邊從D點(diǎn)射入，經(jīng)反射膜反射后笫一次射到AB邊的F點(diǎn)(圖中未標(biāo)出).求：

①玻璃對(duì)該單色光的折射率；

②光線是否從點(diǎn)射出？若射出，求與點(diǎn)間的距離；若不射出，說(shuō)明理由

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S=10-3m2，活塞的質(zhì)量為m=2kg，厚度不計(jì)。在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運(yùn)動(dòng)，B下方汽缸的容積為1．0×10-3m3，A、B之間的容積為2．0×10-4m3，外界大氣壓強(qiáng)p0=1．0×105Pa。開(kāi)始時(shí)活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0．9p0，溫度為27℃，現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327℃。求：

（1）活塞剛離開(kāi)B處時(shí)氣體的溫度t2；

（2）缸內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng);

（3）在圖（乙）中畫(huà)出整個(gè)過(guò)程中的p-V圖線。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直平面內(nèi)一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L、電阻為R的正方形金屬線框abcd從某一高度由靜止下落，穿過(guò)具有水平邊界、寬度也為L的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，已知cd邊穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的時(shí)間為t，上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab、cd邊始終保持水平，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求：

(1)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度v和勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B；

(2)cd邊穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q；

(3)cd邊穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中線框中電流強(qiáng)度大小I及通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量q。

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