题目内容
【题目】(2015北京理综，24)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Ekm，元电荷为e.
(1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短；
(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ΔEk.请推导证明：P＝ΔEk.
(注意：解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题中做必 要的说明)
【答案】(1) 
Ne (2) 
(3)见解析
【解析】(1)光照射A板，A发出的光电子不断地打到B板上，在AB间形成电场,将阻碍光电子向B板运动，当AB之间的电压达到最大值Um时，以最大初动能从A板逸出的光电子刚好不能到达B板，由动能定理
eUm＝Ekm①
Um＝②
将a、b短接时，所有逸出的电子都能到达B板，故短路电流
I短＝
＝Ne③
(2)电源电动势等于断路时的路端电压，所以
E＝Um＝④
电源内电阻r＝
＝⑤
(3)电路中的电流I＝＝Ne⑥
外电路消耗的功率P＝IU＝UNe⑦
单位时间内从A板运动到B板的过程中损失的动能之和为ΔEk，由动能定理ΔEk＝UNe⑧
由⑦和⑧得P＝ΔEk⑨
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