如图所示,电源的电动势为E,内阻不计,K为光电管的阴极.闭合开关S,将波长为λ的激光射向阴极,产生了光电流.调节滑片P,当电压表示数为U0时,光电流恰好减小到零,已知普朗克常量为h,电子电荷量为e,真空中光速为c。求:
(1)入射激光光子的动量p;
(2)从阴极K发出光电子的最大初动能
;
(3)增大入射激光的频率,为能测出对应的遏止电压,入射激光频率的最大值
。
(1)入射激光光子的动量p;
(2)从阴极K发出光电子的最大初动能
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(3)增大入射激光的频率,为能测出对应的遏止电压,入射激光频率的最大值
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更新时间:2020-06-01 12:25:12
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较难
(0.4)
【推荐1】丹麦物理学家玻尔于1913年提出了他的原子结构理论,成功解释了氢原子光谱的实验规律。若已知氢原子处于基态(
)时的能量为
,根据玻尔理论,处于激发态时的能量与基态能量的关系为:
(
为量子数)。
(1)若氢原子从
激发态跃迁到
激发态时发出的光子,恰好能使某金属发生光电效应;则氢原子从
激发态跃迁到基态时发出的光子照射该金属时,逸出的光电子的最大初动能为多大?
(2)若以无穷远处电势为0,则电荷量为
的点电荷的电势公式为
,已知质子和电子的电荷量绝对值均为
,求氢原子核外电子的最小轨道半径。
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(1)若氢原子从
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(2)若以无穷远处电势为0,则电荷量为
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(0.4)
真题
名校
【推荐2】如图为研究光电效应的装置示意图,该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面(纸面)内,垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置,板N中间有一小孔O。有一由x轴、y轴和以O为圆心、圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域Ⅰ,整个区域Ⅰ内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B1、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域Ⅰ右侧还有一左边界与y轴平行且相距为l、下边界与x轴重合的匀强磁场区域Ⅱ,其宽度为a,长度足够长,其中的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速(板间电场视为匀强电场),调节区域Ⅰ的电场强度和区域Ⅱ的磁感应强度,使电子恰好打在坐标为(a+2l,0)的点上,被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m、电荷量为e,板M的逸出功为W0,普朗克常量为h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为ν的光照射板M时有光电子逸出,
(1)求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从O点射入区域Ⅰ时的速度v0的大小范围;
(2)若区域Ⅰ的电场强度大小
,区域Ⅱ的磁感应强度大小
,求被探测到的电子刚从板M逸出时速度vM的大小及与x轴的夹角
;
(3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域Ⅰ的电子都能被探测到,需要调节区域Ⅰ的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B2,求E的最大值和B2的最大值。
(1)求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从O点射入区域Ⅰ时的速度v0的大小范围;
(2)若区域Ⅰ的电场强度大小
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(3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域Ⅰ的电子都能被探测到,需要调节区域Ⅰ的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B2,求E的最大值和B2的最大值。
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(0.4)
名校
【推荐3】19世纪末,人们发现当光照射在金属表面时,金属中的电子全因吸收光的能量而逸出金属表面,如图所示,这种现象称为光电效应。已知电子质量为m、电量为e,光速为c,若朗克常量为k。
(1)用波长为λ的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时,其最大半径为R,求金属的逸出功W;
(2)一个光源以
的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=1.0m处放置一小锌板,锌的逸出功
,假设入射光的能量是连续平稳地垂直传给锌板,光的平均波长为λ。
①根据爱因斯坦的光子说和质能方程,证明光子动量
(h是普朗克常量)。
②假设锌板完全吸收所有照射到它上面的能量。求:
a.锌板在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力(用题目中的物理符号表示)。
b.按照经典电磁理论,锌板只需吸收足够的能量就可以逐出电子,若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径
m,此光源照射条件下,用此光源照射时电子将被逐出的时间。
c.根据你的计算结果,你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理?谈谈你的看法。
(1)用波长为λ的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时,其最大半径为R,求金属的逸出功W;
(2)一个光源以
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①根据爱因斯坦的光子说和质能方程,证明光子动量
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②假设锌板完全吸收所有照射到它上面的能量。求:
a.锌板在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力(用题目中的物理符号表示)。
b.按照经典电磁理论,锌板只需吸收足够的能量就可以逐出电子,若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径
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c.根据你的计算结果,你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理?谈谈你的看法。
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(0.4)
名校
【推荐1】一群处于第4能级的氢原子,最终都回到基态,能发出6种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上,只能测得3条电流随电压变化的图像(如图乙)。已知氢原子的能级图如图丙所示。
(1)求该金属逸出功W;
(2)求b光照射金属时的遏止电压
;
(3)光照射到物体表面时,如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样,将产生持续均匀的压力,这种压力会对物体表面产生压强,这就是“光压”,用
表示。一台发光功率为
的激光器发出一束某频率的激光,光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时,假设光全部被吸收,求其在物体表面引起的光压,已知光速为c。
(1)求该金属逸出功W;
(2)求b光照射金属时的遏止电压
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(3)光照射到物体表面时,如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样,将产生持续均匀的压力,这种压力会对物体表面产生压强,这就是“光压”,用
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(0.4)
【推荐2】二、测速
现代科技发展提供了很多测量物体运动速度的方法。我们教材介绍的门式结构光电门传感器如图所示,两臂上有A、B两孔,A孔内的发光管发射红外线,B孔内的光电管接收红外线。______ 和______ 。_________ Hz(计算结果保留2位有效数字)。已知红外线的波长范围约在
,用红外线照射该金属______ (选填“能”或“不能”)产生光电效应。(普朗克常量
,电子电量
)
(1)测得连续N个电压信号的时间间隔为t,则在这段时间内自行车前进的平均速度![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cc4ef973817d347fc468c0a1f776d798.png)
______ 。
(2)自行车做匀变速直线运动,某段时间内测得电流信号强度I随时间t的变化如图(b)所示,则自行车的加速度![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/380bbacf854e30e2e747fc286d2b9997.png)
______ (以车前进方向为正方向)。
(3)如图(c)所示,电流从上往下通过霍尔元件A(自由电荷为电子),当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件附近时,会有图示方向的磁场穿过霍尔元件,在元件的左右两面间能检测到电势差
。则磁铁经过霍尔元件的过程中(由空间磁场变化所激发的电场可忽略不计)______
A. 磁铁C的N极靠近元件且
B. 磁铁C的S极靠近元件且![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/47e0b3900d8108e79c37f3e94cde6da0.png)
C. 磁铁C的N极靠近元件且
D. 磁铁C的S极靠近元件且![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/75fdf95bd99749a9d339f7633b5afae2.png)
现代科技发展提供了很多测量物体运动速度的方法。我们教材介绍的门式结构光电门传感器如图所示,两臂上有A、B两孔,A孔内的发光管发射红外线,B孔内的光电管接收红外线。
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(1)测得连续N个电压信号的时间间隔为t,则在这段时间内自行车前进的平均速度
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(2)自行车做匀变速直线运动,某段时间内测得电流信号强度I随时间t的变化如图(b)所示,则自行车的加速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/380bbacf854e30e2e747fc286d2b9997.png)
(3)如图(c)所示,电流从上往下通过霍尔元件A(自由电荷为电子),当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件附近时,会有图示方向的磁场穿过霍尔元件,在元件的左右两面间能检测到电势差
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A. 磁铁C的N极靠近元件且
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C. 磁铁C的N极靠近元件且
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/75fdf95bd99749a9d339f7633b5afae2.png)
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A.变多,变长 | B.变多,变短 | C.变少,变短 | D.变少,变长 |
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示是研究光电效应的实验电路图,MN,PQ为两正对的半径为R的金属圆形板,板间距为d。当一细束频率为
的光照极板PQ圆心时,产生沿不同方向运动的光电子。调节滑片改变两板间电压,发现当电压表示数为
时,电流表示数恰好为零。假设光电子只从极板圆心处发出,且速度大小相同,忽略场的边界效应(已知普朗克常量为h,电子电量为e,电子质量为m,不计电子间的相互作用):
(1)求金属板的逸出功;
(2)若交换电源正负极,调节滑片逐渐增大两极板间电压,求电流达到饱和时的最小电压;
(3)断开开关,在两板间半径为R的柱形区域内加上方向垂直纸面的匀强磁场。若两板距离d可以在R到3R之间变化,求电流为零时B的最小值与d的关系式。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/06b09bec6122ff51834335344ae13f29.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/164ee75ec124c123efd33f2ca8ce997d.png)
(1)求金属板的逸出功;
(2)若交换电源正负极,调节滑片逐渐增大两极板间电压,求电流达到饱和时的最小电压;
(3)断开开关,在两板间半径为R的柱形区域内加上方向垂直纸面的匀强磁场。若两板距离d可以在R到3R之间变化,求电流为零时B的最小值与d的关系式。
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