图甲是半径为R的四分之一圆柱面阴极和位于圆柱面轴线上的阳极构成光电管的示意图,某单色光照射阴极,逸出的光电子到达阳极形成光电流。已知阴极材料的逸出功为,光电子的最大初速度为,电子电荷量为、质量为m,真空中光速为c,普朗克常量为h。
(1)求入射光的波长λ和遏止电压;
(2)图乙是光电管横截面示意图,在半径为R的四分之一圆平面内加垂直纸面向外的匀强磁场,只研究在该截面内运动的光电子,仅考虑洛伦兹力作用,要使从阴极上N点逸出的光电子运动到阳极,速度至少为。
①求磁感应强度的大小B;
②若阴极表面各处均有光电子逸出,求能到达阳极的光电子逸出区域与整个阴极区域的比值k。
(1)求入射光的波长λ和遏止电压;
(2)图乙是光电管横截面示意图,在半径为R的四分之一圆平面内加垂直纸面向外的匀强磁场,只研究在该截面内运动的光电子,仅考虑洛伦兹力作用,要使从阴极上N点逸出的光电子运动到阳极,速度至少为。
①求磁感应强度的大小B;
②若阴极表面各处均有光电子逸出,求能到达阳极的光电子逸出区域与整个阴极区域的比值k。
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更新时间:2023-05-28 16:55:36
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(0.4)
【推荐1】如图所示,在平面直角坐标系中,x轴上方区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小。x轴下方有半径的圆形匀强磁场区域,磁感应强度大小也为,磁场方向垂直纸面向里。原点O处有一粒子源,可在坐标平面内沿各个方向发射比荷均为的带正电的粒子。一足够长的粒子收集板,底端P位于处,垂直于x轴放置,当粒子运动到收集板时即被吸收,不计粒子间相互作用和重力的影响,粒子被吸收的过程中收集板始终不带电。(结果可以带根号)
(1)若从粒子源发出的粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后打在P点,求粒子1的速度大小;
(2)若从粒子源发出的粒子2沿方向进入x轴下方磁场区域后,第一次到达x轴上的点为P点,求粒子2的运动时间;
(3)撤除圆形磁场区域,粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为的粒子,会有两个不同方向入射的粒子打在上的同一位置被吸收,求上这种位置分布的区域长度。
(1)若从粒子源发出的粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后打在P点,求粒子1的速度大小;
(2)若从粒子源发出的粒子2沿方向进入x轴下方磁场区域后,第一次到达x轴上的点为P点,求粒子2的运动时间;
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【推荐2】如图所示,水平虚线ab和cd在同一竖直平面内,间距为L,中间存在着方向向右与虚线平行的匀强电场,虚线cd的下侧存在一圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,圆形磁场与虚线cd相切于M点。一质量为m、带电量为+q的粒子由电场上边界的S点以速度v0垂直电场方向进入电场,经过一段时间粒子从M点离开电场进入磁场,粒子在磁场中的速度大小为2v0,经偏转后,粒子由虚线cd上的N点垂直于虚线返回匀强电场且刚好再次回到S点。粒子重力忽略不计,求:
(1)SM两点间的距离;
(2)圆形磁场的半径r以及磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子在整个运动过程中的总时间。
(1)SM两点间的距离;
(2)圆形磁场的半径r以及磁感应强度B的大小;
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【推荐3】在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图甲所示是离子注入工作原理示意图,一质量为m,电量为q的正离子经电场由静止加速后沿水平虚线射入和射出速度选择器,然后通过磁场区域、电场区域偏转后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器和磁场区域中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和电场区域中的匀强电场场强大小均为E,方向分别为竖直向上和水平方向(沿x轴)。电场区域是一边长为L的正方形,其底边与晶圆所在水平面平行,间距也为L()。当电场区域不加电场时,离子恰好通过电场区域上边界中点竖直注入到晶圆上x轴的O点。整个系统置于真空中,不计离子重力。求:
(1)若虚线框内存在一圆形磁场,求圆形磁场的最小面积;
(2)若电场区域加如图乙所示的电场时(电场变化的周期为,沿x轴向右为正),离子从电场区域飞出后,注入到晶圆所在水平面x轴上的总长度。
(1)若虚线框内存在一圆形磁场,求圆形磁场的最小面积;
(2)若电场区域加如图乙所示的电场时(电场变化的周期为,沿x轴向右为正),离子从电场区域飞出后,注入到晶圆所在水平面x轴上的总长度。
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【推荐1】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,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。
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【推荐2】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;
(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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【推荐3】如图所示,一平行金属极板竖直置于x轴负半轴某一位置,现施加一光照使得“-极板”的电子逸出。在“+极板AB”处有一特殊网罩,它只能够接受速度以最大初动能逸出且速度方向垂直极板的电子。极板AB长度为2a,且在极板中心处开有一个长度为a的区域,电子只能从该区域水平向右射出。在原点O的正上方有一半径为a的圆形区域磁场,磁感应强度为B,且在三四象限也分布着范围足够宽的磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小可调。若从极板AB逸出的电子均能够从O点的小孔射出。已知电子的质量为m,电荷量为e。
(1)若极板间的电压为U,“-极板”逸出功为,普朗克常量为h,求圆形区域内磁场的方向及照射光光子的频率;
(2)若第三、四象限磁场的磁感应强度大小也为B,求电子从O点射出后,打在x轴的坐标范围;
(3)若第三、四象限磁感应强度在()到()之间变化。要完全分辨从与射出的电子经O点后打在x轴的位置,则应小于多少?
(1)若极板间的电压为U,“-极板”逸出功为,普朗克常量为h,求圆形区域内磁场的方向及照射光光子的频率;
(2)若第三、四象限磁场的磁感应强度大小也为B,求电子从O点射出后,打在x轴的坐标范围;
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