Question

如圖1所示，對(duì)光電管產(chǎn)生的光電子進(jìn)行荷質(zhì)比測(cè)定的原理圖．兩塊平行金屬板間距為d，其中N為鋅板，受紫外光照射后將激發(fā)出沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子，開(kāi)關(guān)S閉合，電流表A有讀數(shù)，若調(diào)節(jié)變阻器R，逐漸增大極板間的電壓，A表讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí)，A表讀數(shù)恰好為零；斷開(kāi)S，在MN間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)磁感強(qiáng)度為B時(shí)，A表讀數(shù)也恰好為零．
（1）求光電子的比荷的表達(dá)式______．
（2）光電管的陰極常用活潑的堿金屬制成，原因是這些金屬：______
A．導(dǎo)電性好      B．逸出功小
C．發(fā)射電子多    D．電子動(dòng)能大
（3）光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道路燈自動(dòng)控制就是其應(yīng)用之一，如圖2為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請(qǐng)連成正確的電路，達(dá)到日出路燈熄，日落路燈亮的效果．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)動(dòng)能定理，求出電場(chǎng)力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系；再由洛倫茲力提供向心力，得出運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑公式，從而即可求解；
（2）光電管的陰極常用活潑的堿金屬制成，是發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，使其克服引力做功少，即逸出功�。�
（3）根據(jù)題意可知，有光照時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，使電磁繼電器工作，無(wú)光時(shí)，電磁繼電器不工作．
解答：解：（1）粒子在電場(chǎng)力作用下，做負(fù)功，
根據(jù)動(dòng)能定理，則有
粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，
則有
且 d=2R
因此由以上三式，可解得：
（2）根據(jù)題意可知，光電管的陰極常用活潑的堿金屬制成，是發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，使其克服引力做功少，即逸出功小．故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故選B；
（3）由題意可知，當(dāng)有光照A時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，有電子逸出，這樣才能確保電磁繼電器有電流通過(guò)，從而使觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)．
當(dāng)無(wú)光照A時(shí)，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，則無(wú)電流通過(guò)電磁繼電器，所以觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)．
因此根據(jù)此工作原理，電路圖如下所示：
故答案為：（1）
（2）B
（3）

點(diǎn)評(píng)：考查動(dòng)能定理與牛頓第二定律及向心力表達(dá)式的應(yīng)用，理解光電效應(yīng)的發(fā)生條件，并知道逸出功的概念，同時(shí)會(huì)根據(jù)要求，設(shè)計(jì)電路圖．