研究光電效應(yīng)的裝置示意圖如圖所示,該裝置可用于分析光子的信息。在xoy平面(紙面)內(nèi),垂直面的金屬薄板,M、N與y軸平行放置,板N中間有一小孔O。有一由x軸、y軸和以O(shè)為圓心,圓心角為90°的半徑不同的兩條圓弧所圍的區(qū)域Ⅰ,整個(gè)區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在大小可調(diào),方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B1、磁感線(xiàn)與圓弧平行且逆時(shí)針?lè)较虻拇艌?chǎng)。區(qū)域Ⅰ右側(cè)還有一個(gè)邊界與y軸平行且左邊界與O點(diǎn)相距為l、下界與x軸重合的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ,其寬度為a,長(zhǎng)度足夠長(zhǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)。光電子從板M逸出后經(jīng)極板板間電壓U加速(板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)),從小孔O射出,并沿各個(gè)可能的方向射入板N的右側(cè)空間,調(diào)節(jié)區(qū)域Ⅰ的電場(chǎng)強(qiáng)度和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度。使具有某速度并沿某方向運(yùn)動(dòng)的電子恰好打在坐標(biāo)為(a+2l,0)的點(diǎn)上,被置于該處的探測(cè)器接收。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,板M的逸出功為W0,普朗克常量為h。忽略電子的重力及電子間的作用力。當(dāng)頻率為ν的光照射M板時(shí)有光電子逸出。求:
(1)光電子從O點(diǎn)射出時(shí)的速度v0的大小范圍;
(2)為了使從O點(diǎn)以各種大小和方向的速度飛向區(qū)域I的電子都能被探測(cè)到,需要調(diào)節(jié)區(qū)域I的電場(chǎng)強(qiáng)度E和區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2,求E的最大值和B2的最大值。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:97引用:1難度:0.4
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1.如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,某同學(xué)欲使用該裝置測(cè)量某帶正電粒子的比荷。粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)后,進(jìn)入速度選擇器,選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,磁場(chǎng)方向如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E。帶電粒子能夠沿直線(xiàn)穿過(guò)速度選擇器,從G點(diǎn)既垂直直線(xiàn)MN又垂直于磁場(chǎng)的方向射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一個(gè)以直線(xiàn)MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后,最終到達(dá)照相底片的H點(diǎn)。已知偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,帶電粒子的重力可忽略不計(jì)。
(1)為保證粒子在速度選擇器中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),速度選擇器a板需與電源 (選填“正極”或“負(fù)極”)相連,b板需與電源 (選填“正極”或“負(fù)極”)相連。
(2)射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)粒子的速度為 (用題目所給物理量字母表示)。發(fā)布:2024/12/29 14:0:1組卷:62引用:3難度:0.6 -
2.如圖所示,第一象限內(nèi)有一圓形邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以大小為v的速度沿+x方向自磁場(chǎng)邊界上的點(diǎn)P(L,3L)射入,從點(diǎn)Q(L,0)射出時(shí)速度方向與x軸負(fù)方向成60°角,粒子重力不計(jì)。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小B;
(2)圓形有界磁場(chǎng)的最小面積S。發(fā)布:2024/12/29 16:0:1組卷:56引用:2難度:0.5 -
3.如圖,長(zhǎng)度均為l的兩塊擋板豎直相對(duì)放置,間距也為l,兩擋板上邊緣P和M處于同一水平線(xiàn)上,在該水平線(xiàn)的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E;兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0)的粒子自電場(chǎng)中某處以大小為v0的速度水平向右發(fā)射,恰好從P點(diǎn)處射入磁場(chǎng),從兩擋板下邊緣Q和N之間射出磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與PQ的夾角為60°,不計(jì)重力。
(1)求粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離;
(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍;
(3)若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場(chǎng),求粒子在磁場(chǎng)中的軌跡與擋板MN的最近距離。發(fā)布:2024/12/29 14:0:1組卷:2748引用:7難度:0.1
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