（20分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电，以光照...

（20分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电，以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用，保持光照条件不变，a和b为接线柱。已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为，元电荷为e。

（1）求A板和B板之间的最大电势差，以及将A.b短接时回路中的电流Im。

（2）图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r.

（3）在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U，外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为，请推导证明：.

( 注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明)

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真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电，以光照射 A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。电子逸出时其速度是向各个方向的，作为一种简化模型，我们假设所有逸出的电子都垂直于 A 板向 B 板运动，且电子离开 A 板时的动能在 0 到 Ekm 之间概率均匀，即动能在任意 Ek 到 Ek+∆Ek 之间的电子数都相等。已知单位时间内从 A 板逸出的电子数为 N0，忽略电子的重力及它们之间的相互作用，保持光照条件不变，a 和 b 为接线柱。电子逸出时的最大动能为 Ekm，元电荷为 e．

（1）图示装置可看作直流电源，试判断该电源的正负极并求其电动势 E。

（2）当 ab 间接有用电器时，AB 板间电压为某一小于电动势的值 Uab，此时初速度较小的电子将不能到达 B 板，求此时能够到达 B 板的电子数 N 与 N0 的比值，以及此时电路中电流强度 I 与短路电流 I0 的比值。

（3）在对外供电时，并不是所有的电源其路端电压与电源电动势之间都满足 U=E-Ir，其中 r 为一与外电路无关的量，但可以证明在上述简化模型中这一关系成立。试证明之，并求出相应的 r。

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真空中一组间距为 2R，长度为 R 的平行金属板P、Q 可以用作光电转换装置，放置在 X 轴的正上方，如图所示，在X 轴的正下方放置同样间距，长度为 R的平行金属板M、N，两组金属板间绝缘，M 板接地，且在两板间加有电压UMN，大小、方向均连续可调。P、Q 间有垂直平面的匀强磁场，光照前 P 不带电。当以频率为 f 的光照射P 板时，板中的电子吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于 P 板飞出，在磁力作用下电子会聚于坐标为(R，0)的 S 点，且 P 板最上端的电子从 S 点飞出的方向垂直 X 轴竖直向下，进入 M、N 极板间的电场区域。忽略电子之间的相互作用，保持光照条件不变时，单位时间内从 P 板持续地飞出的电子数为 N，且沿 P 板均匀分布，电子逸出时的初动能均为 EKm，元电荷量为 e，电子的质量为 m。

（1）求金属板P 的逸出功；

（2）求磁感应强度B 的大小和所需磁场区域的最小面积；

（3）到达 N 板的电子全部被收集，导出形成电流 i。计算一些关键参数，在图上面画出 i-UMN的关系曲线。

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照射到金属表面的光能使金属中的电子逸出，可以用图甲的电路研究电子发射的情况。如图甲所示，阴极K在受到光照时能够发射电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。K与A之间电压的大小U（U>0）可以调整，图乙中横轴的右半轴对应图甲所示的电源极性连接，左半轴表示的是电源反接后的电压大小。现得到图乙所示的在光照条件不变的情况下，光电流I随着所加电压U变化的图象，根据电流的定义（I=q/t）可知

A. 电压由0到U1，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多

B. 饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的

C. 遏制电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有上限

D. 电源反接后，当U>UC时，I=0，说明没有电子从K极逸出

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如图所示的电路可以用来研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。电源按图示极性连接时，密封在真空玻璃管中的阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流，阴极K与阳极A之间电压的大小可以通过移动滑片P调整，电压表为非理想电表，则以下说法正确的是（　　 ）

A.在光照条件不变的情况下，当P向右移时，光电流增大，最终会趋于一个饱和值

B.在光照条件不变的情况下，当P移至滑动变阻器的最左端时，电流表的度数一定为零

C.在连接电路后K受光照前，移动P后发现电压表读数无法调至零，可能是导线ac断路

D.在连接电路后K受光照前，P从a移到b后发现电压表读数先变小后变大，可能是导线ac的c端误连接在b端

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如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转。下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分。每选错1个扣2分，最低得0分）

A．a光的波长一定小于b光的波长

B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大

C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大

D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关

E．用单色光a照射阴极K，当电源的正负极对调时，电流表的读数可能减为零

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（4分）如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转。下列说法正确的是________。（填正确答案标号）

A．a光的波长一定小于b光的波长

B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大

C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大

D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关

E．用单色光a照射阴极K，当电源的正负极对调时，电流表的读数可能减为零

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在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的金箔就张开一个角度，如图所示，这时　　　　　　

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属

B．锌板带正电，验电器的金箔带正电

C．锌板带负电，验电器的金箔带正电

D．若仅减弱照射光的强度，则仍然有光电子飞出

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在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的金箔就张开一个角度，如图所示，这时　　　　　　

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属

B．锌板带正电，验电器的金箔带正电

C．锌板带负电，验电器的金箔带正电

D．若仅减弱照射光的强度，则仍然有光电子飞出

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研究光电效应电路如图甲所示。用频率都为ν、强度不同的两束光B、C分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子（带电量为e）被阳极A吸收，在电路中形成光电流。其光电流I与A、K之间的电压UAK的关系如图所示，可知B光的强度　　 C光的强度（选填“大于”、“等于”或“小于”），金属钠的逸出功为　　 （已知普郎克常量为h）。

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