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E_km，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v_M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。

3 . 如图，真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电压可调的电源相连。一束波长。的紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸出。已知铝的逸出功，光速，普朗克常量。
（1）求光电子的最大初动能（计算结果保留两位有效数字）；
（2）调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为；当电压为时，求能到达N的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值。

4 . 如图所示，真空玻璃管两端的圆形金属电极K、A之间的距离为d，电极A的半径为r，用频率为的光照射电极K，从电极K逸出的光电子可向各个方向运动，当电源接的是反向电压时（如图甲所示），电流表刚好没有示数。已知电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常量为h。求：
（1）金属K的极限频率；
（2）当电源提供正向电压时（如图乙所示），K、A之间的电场可看做匀强电场，为使从电极K中心逸出的光电子都能到达电极A，正向电压为多大？
（3）假设在（2）的正向电压下，近似认为每个电子都以最大速度垂直打在电极A上，电子打在电极A上的速度瞬间变为0，电流表的示数为i，则单位时间内电极A受到的冲量是多大？

6 . 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。

   

8 . 离子推进技术在太空探索中有广泛的应用，其简化装置为如图1所示，它由长L=1m、内外半径分别为R₁=0.1m和R₂=0.3m的同轴圆柱面和半径为R₂的两圆形电极组成，并将其分为长度相同的电离区I和加速区II。电离区I充有稀薄的铯气体，仅存在方向沿轴向的匀强磁场，内圆柱表面材料的逸出功W=5.0eV，在波长λ=124nm的光照射下可以持续向外发射电子，电子碰撞铯原子，使之电离成为一价正离子。I区产生的正离子（初速度可视为零）进入电势差U=3.64kV的加速区II，被加速后从右侧高速喷出产生推力。在出口处，灯丝C发射的电子注入正离子束中中和离子使之成为原子。已知铯离子质量，电子电荷量，电子质量，普朗克常量与光速乘积。不计离子间、电子间相互作用。
（1）求内圆柱表面发射电子的最大初速度v_m；
（2）若I区所有光电子均不会碰到外圆柱面，求磁感应强度的最大值B_m；
（3）若单位时间内有N=10¹⁸个铯离子进入区域II，试求推进器的推力F；
（4）为提高电离效果，一般不分I区和II区，在整个圆柱面区域内加载方向沿轴向的匀强磁场和同样的加速电压U，如图2所示。光电子在磁场中旋转的同时被加速，电离出更多的离子。以圆柱面中心轴线为x轴、左侧电极圆心O为原点，建立坐标Ox，若刚被电离的离子初速度可近似为零，单位时间内离子数密度，其中（垂直x轴截面分布情况相同），试求推进器的推力。