Question

（1）2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德?博伊尔和乔治?史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳级．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为______，若增大入射光的强度，电流计的读数______（填“为零”或“不为零”）．
（2）2010年2月，温哥华冬奥会上，我国代表团凭借申雪/赵宏博在花样滑冰双人滑比赛中的完美表现，获得本届冬奥会上的第一块金牌，这也是中国队在花样滑冰赛场上获得的首枚奥运会金牌．若质量为m₁=79kg的赵宏博抱着质量为m₂=44kg的申雪以v=10m/s的速度沿水平冰面做直线运动，某时刻赵宏博突然将申雪向前水平推出，推出后两人仍在原直线上运动，经时间t=2.0s后两人相距s=4.0m，冰面的摩擦可忽略不计．求：
（i）两人分离时的速度大小分别为多少；
（ii）赵宏博将申雪推出时受到申雪的冲量大小和方向．

Answer 1

【答案】分析：（1）图中所加的电压为反向电压，根据电压表的示数得出最大初动能，再根据光电效应方程求出逸出功的大小．入射光的强度不影响光电子的最大初动能．
（2）根据动量守恒定律，结合位移时间公式求出两人分离时的速度大小．
根据动量定理，通过申雪动量的变化量求出冲量的大小和方向．
解答：解：（1）光电效应的最大初动能E_km=eU=6eV．
根据光电效应方程得，E_km=hv-W
则逸出功W=hv-E_km=10.5-6eV=4.5eV．
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，则增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，则电流仍然为零．
故答案为：4.5eV，为零．
（2）（i）设两人分离时赵宏博的速度为v₁，申雪的速度为v₂，由动量守恒定律得：（m₁+m₂）v=m₁v₁+m₂v₂  
经时间t=2.0s后两人相距s=4.0m，即：s=（v₂-v₁）t 
解得：v₁=9.3m/s，v₂=11.3m/s  
（ii）申雪对赵宏博的冲量等于赵宏博动量的变化：I=m₁v₁-m₁v=-55.3Ns，方向与原来的运动方向相反
答：（i）两人分离时的速度大小分别为9.3m/s，11.3m/s．
（ii）赵宏博将申雪推出时受到申雪的冲量大小为55.3Ns，方向与原来的运动方向相反．
点评：本题考查了光电效应中的光电效应方程以及动量守恒定律和动量定理，难度不大，关键要熟悉这些基本规律，加强这方面的训练．