Question

如圖所示是研究光電效應現象的實驗電路，、為兩正對的圓形金屬板，兩板間距為，板的半徑為，且。當板正中受一頻率為的細束紫外線照射時，照射部位發射沿不同方向運動的光電子，形成光電流，從而引起電流表的指針偏轉。已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質量m。

（1）若閉合開關S，調節滑片P逐漸增大極板間電壓，可以發現電流逐漸減小。當電壓表示數為時，電流恰好為零。求：
①金屬板N的極限頻率；
②將圖示電源的正負極互換，同時逐漸增大極板間電壓，發現光電流逐漸增大，當電壓達到之后，電流便趨于飽和。求此電壓。
（2）開關S斷開，在MN間加垂直于紙面的勻強磁場，逐漸增大磁感應強度，也能使電流為零，求磁感應強度B至少為多大時，電流為零。

Answer 1

（1）①  ②   （2）

解析試題分析：（1）①據題意，由光電效應方程得到：
①
據電場力做負功，剛好等于動能變化，有：
②
極限頻率為：
③
④
②當電源正負極互換后，在電場力作用下，電子飛到極板M上，且電壓越大，飛到該極板上的光電子數量越多，當所有光電子飛到該極板時，電流達到飽和，此時飛得最遠的光電子可以近似看出類平拋運動，則有：
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
（2）當在MN間加有勻強磁場，在磁場力作用下，光電子做勻速圓周運動，當運動半徑最大的光電子的半徑等于d/2，則光電子到達不了極板M，那么就可以使電流為0，則有：
⑩
⑾
⑿
考點：本題考查光電效應、類平拋運動和勻速圓周運動。