9. 如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°,导轨间距
d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连,其中1连接光电管,2连接一个电容
C=0.25F的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场,磁感应强度
B=IT,磁场长度
DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号,A和K分别是光电管的阳极和阴极,电源电压为
U。用发光功率为
P的激光器发出频率为
的光全部照射在
K上,开关与1接通,回路中形成电流。已知阴极
K材料的逸出功为
W0,普朗克常量为
h,电子电荷量为
e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘
D处,导体棒垂直导轨放置,各处电阻均不计,重力加速度取10m/s
2。求:
(1)光电子到达
A时的最大动能
Ekm;(答案用字母表示)
(2)假设每个入射的光子会产生1个光电子,所有的光电子都能到达
A,激光器发光功率
P=13.26w,
=6.4×10
14Hz、
h=6.63×10
-34J·S、
e=1.6×10
-19C,求导体棒的质量
m;
(3)把开关快速搬到位置2,导体棒向下运动起来,在运动过程中始终与导轨垂直,求导体棒运动到E处时的速度大小。