问题 选择题

真空中有一平行板电容器,两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成,板面积为S,间距为d.现用波长为λ(λ1<λ<λ2)的单色光持续照射两板内表面,则电容器的最终带电量成正比(  )

A.

d
S
(
λ-λ1
λλ1
)

B.

d
S
(
λ1-λ2
λλ2
)

C.

S
d
(
λ-λ1
λλ1
)

D.

S
d(
λ2
λλ2
)

答案

铂的极限波长为λ1,钾的极限波长为λ2,因为λ1<λ<λ2.由公式v=c/λ,极限波长短的极限频率高.所以,当以波长λ的光入射到两金属板内表面上时,只能使钾金属板发生光电效应.钾失去电子而成为电容器的正极板,光电子运动到铂金属板上后使铂金属板成为电容器的负极板.电子从钾金属板飞出时的动能为:

Ek=hv-W2=h

c
λ
-h
c
λ2
=hc
λ2
λλ2
,公式中W2为钾金属的逸出功.

光电子不断从钾极板发出,又不断到达铂极板,使电容器带电不断增加,电压也不断增大,这个电压是使光电子减速的反向电压.当某时刻,光电子恰好到达铂极板时其速度减为零,则电容器的电量达到最大值Q=CU(这里的电压U相当于反向截止电压.)

由动能定理可以得到:eU=Ek=hc

λ2
λλ2

平行板电容器的电容:C∝

ɛS
d

 Q=CU∝

ɛS
d
×
hc
e
×
λ2
λλ2
S
d
(
λ2
λλ2
)
,故选项ABC错误,D正确.

故选D.

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