能量守恒定律是普遍、和諧、可靠的自然規律之一。根據能量守恒定律,物理學發現和解釋了很多科學現象。
(1)經典力學中的勢阱是指物體在場中運動,勢能函數曲線在空間某一有限范圍內勢能最小,當物體處于勢能最小值時,就好像處在井里,很難跑出來。如圖所示,設井深為H,若質量為m的物體要從井底至井口,已知重力加速度為g,求外力做功的最小值W。
(2)金屬內部的電子處于比其在外部時更低的能級,電勢能變化也存在勢阱,勢阱內的電子處于不同能級,最高能級的電子離開金屬所需外力做功最小,該最小值稱為金屬的逸出功。如圖所示,溫度相同的A、B兩種不同金屬逸出功存在差異,處于最高能級的電子電勢能不同,A、B金屬接觸后電子轉移,導致界面處積累正負電荷,穩定后形成接觸電勢差。已知A金屬逸出功為WA,B金屬逸出功為WB,且WA<WB,電子電荷量為-e。
a.請判斷界面處A、B金屬電性正負;
b.求接觸電勢差UAB。
(3)同種金屬兩端由于溫度差異也會產生電勢差,可認為金屬內部電子在高溫處動能大,等效成電子受到非靜電力作用往低溫處擴散。如圖有一橢球形金屬,M端溫度為T1,N端溫度為T2(T1>T2),沿虛線方向到M端距離為L的金屬內部單個電子所受非靜電力大小F滿足:F=μΔTΔL,非靜電力F沿虛線方向,比例系數μ為常數,ΔTΔL與垂直于溫度變化方向的金屬橫截面積大小有關,電子電荷量為-e,求金屬兩端的電勢差UMN。

F
=
μ
ΔT
ΔL
ΔT
ΔL
【答案】(1)外力做功的最小值為mgH;
(2)a、A金屬側帶正電,B金屬側帶負電;
b、接觸電勢差為;
(3)金屬兩端的電勢差為。
(2)a、A金屬側帶正電,B金屬側帶負電;
b、接觸電勢差為
1
e
(
W
B
-
W
A
)
(3)金屬兩端的電勢差為
μ
(
T
1
-
T
2
)
e
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:60引用:4難度:0.6
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