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2022·浙江·统考高考真题)如图为研究光电效应的装置示意图,该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面(纸面)内,垂直纸面的金属薄板MNy轴平行放置,板N中间有一小孔O。有一由x轴、y轴和以O为圆心、圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域,整个区域内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B1、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域右侧还有一左边界与y轴平行且相距为l、下边界与x轴重合的匀强磁场区域,其宽度为a,长度足够长,其中的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速(板间电场视为匀强电场),调节区域的电场强度和区域的磁感应强度,使电子恰好打在坐标为(a+2l0)的点上,被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m、电荷量为e,板M的逸出功为W0,普朗克常量为h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为ν的光照射板M时有光电子逸出,

1)求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从O点射入区域时的速度v0的大小范围;

2)若区域的电场强度大小,区域的磁感应强度大小,求被探测到的电子刚从板M逸出时速度vM的大小及与x轴的夹角

3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域的电子都能被探测到,需要调节区域的电场强度E和区域的磁感应强度B2,求E的最大值和B2的最大值。

 

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