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  • 1. (2022·海淀模拟) 金属锌受到一束紫外线照射时会不停地发射光电子,射出的电子具有不同的方向,速度大小也不相同。如图1所示,真空中一对半径均为R1的圆形金属板M、N圆心正对平行放置,两板距离为d,M板中心镀有一层半径为R2的圆形锌金属薄膜,R2<R1 , 两板带电时板间的电场可视为匀强电场,不考虑平行板的边缘效应。M板受到紫外线持续照射后,锌薄膜表面会发射大量方向各异的电子。已知每秒发射n个电子。元电荷为e,质量为m。如果用导线将M、N连起来,从M射出的电子落到N板上便会沿导线返回M,从而形成电流。

    现在不把M、N直接相连,而按图1在两者间加电压可调的恒压电源(电压不受外界影响,电源正负极和电压都可调控)、灵敏电流计连接成电路。不计电子重力和电子间相互作用。实验发现,当时,电流计中就没有电流。

    1. (1) 被紫外线照射出的光电子,最大速度是多少?
    2. (2) 板间电流能达到的最大值是多少?在取什么值时电流能够达到最大值?
    3. (3) 请结合(1)(2)的结论,在图2中定性画出I随变化的图像。
    4. (4) 经分析发现:当取不同值时,光电子到达N板平面的面积也是不同的,有时光电子能落到整个N板圆形平面,有时光电子到达的圆形平面区域面会小些,直至I最终为零,意味着光电子完全不能到达N板。为使正对M板的N板面上所有地方都有电子落点的痕迹,试分析计算应满足什么条件?

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