Question

【题目】（1）如图甲为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图，整个装置放在真空中，电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块水平的平行金属板分别由两种材料制成，其中N为锌板，M为铜板，两板相距为d，当仅锌板N受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零，此时滑动变阻器Pb之间的阻值为Rpb。若切断开关S，在MN间加垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场时，也恰能使电流计的电流为零，求：

a．滑动变阻器Pb的阻值Rpb大小？

b．光电子的比荷为多大？

（2）现将装置中的部分器材拆除，如图乙所示。让频率为υ紫外线同时照射原来都不带电的锌板和铜板，已知锌板和铜板的极限频率分别为υ1和υ2，且υ1＜υ＜υ2，板面积为S，间距d保持不变。假设光电子全部到达另一极板，试导出电容器的最终所带的电荷量Q。（已知普朗克常量为h，电子的电量的绝对值为e，真空中介质的介电常数为ε0，平行板电容器的电容决定式为）

Answer 1

【答案】（1）； （2）

【解析】（1）a. 由于U= E①

RPb=

b.设光电子的电荷量为e，质量为m，根据动能定理有：eU=mv2 ②

具有最大初动能的光电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r为时恰好无光电子到达M板，即：r=③

由牛顿第二定律得： ④

联立得：

（2）现用频率为υ（υ1＜υ＜υ2）的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知单色光只有照射锌板才能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能

EK=hυ﹣hυ1 ⑤

临界状态是电子减速到负极板时速度刚好减速为零，根据动能定理有：

eU=EKm=hυ﹣hυ1 ⑥

由题知平行板电容器的电容：C= ⑦

而Q=CU ⑧

Q=