题目内容

6.光电效应是光具有粒子性的有力证据,图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极,A为阳极,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.
(1)当开关S断开时,用光子能量为3.11eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零,合上电键,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.21V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.21V时,电流表读数为零.从上述实验数据可知,此时光电子的最大初动能为1.21eV,该阴极材料的逸出功为1.90eV.若增大入射光的强度,电流计的读数为零(选填“为零”或“不为零”).
(2)现将电源正负极对调,合上电键,若光电管的阴极K用截止频率为v的金属铯制成,光电管阳极A和阴极K之间的电压为U.用波长为λ的单色光射向阴极,产生了光电流.已知普朗克常量为h,电子电荷量为e,真空中的光速为c,则金属铯的逸出功W=hv,光电子到达阳极A的最大动能Ek=eU+h$\frac{c}{λ}$-hv.

分析 根据遏止电压,结合动能定理求出光电子的最大初动能,结合光电效应方程求出阴极材料的逸出功;
根据逸出功和极限频率的关系求出金属铯的逸出功W;
根据光电效应方程求出光电子的最大初动能,结合动能定理求出光电子到达阳极的最大动能.

解答 解:(1)接通开关,当电压表读数大于或等于1.21V时,电流表读数为零,遏止电压为:Uc=1.21V
则光电子的最大初动能为:Ekm=eUc=1.21eV.
根据光电效应方程得:Ekm=hv-W0,
解得逸出功为:W0=hv-Ekm=3.11-1.21eV=1.90eV.
若增大入射光的强度,而频率仍不变,则电流计的读数为零;
(2)金属铯的逸出功为:W=hv.
根据光电效应方程知,光电子的最大初动能为:Ekm=h$\frac{c}{λ}$-W=h$\frac{c}{λ}$-hv,
根据动能定理得:eU=Ek-Ekm,
解得光电子到达阳极的最大动能为:Ek=eU+Ekm=eU+h$\frac{c}{λ}$-hv.
故答案为:(1)1.21,1.90,为零;(2)hv,eU+h$\frac{c}{λ}$-hv.

点评 解决本题的关键知道最大初动能与遏止电压的关系,掌握光电效应方程,并能灵活运用;
解决本题的关键掌握光电效应方程,知道逸出功与极限频率的关系,注意本题求解的是到达阳极的电子最大动能,不是发生光电效应的最大初动能.

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