能量守恒定律是普遍、和谐、可靠的自然规律之一。根据能量守恒定律,物理学发现和解释了很多科学现象。
(1)经典力学中的势阱是指物体在场中运动,势能函数曲线在空间某一有限范围内势能最小,当物体处于势能最小值时,就好像处在井里,很难跑出来。如图所示,设井深为H,若质量为m的物体要从井底至井口,已知重力加速度为g,求外力做功的最小值W。
(2)金属内部的电子处于比其在外部时更低的能级,电势能变化也存在势阱,势阱内的电子处于不同能级,最高能级的电子离开金属所需外力做功最小,该最小值称为金属的逸出功。如图所示,温度相同的A、B两种不同金属逸出功存在差异,处于最高能级的电子电势能不同,A、B金属接触后电子转移,导致界面处积累正负电荷,稳定后形成接触电势差。已知A金属逸出功为WA,B金属逸出功为WB,且WA<WB,电子电荷量为-e。
a.请判断界面处A、B金属电性正负;
b.求接触电势差UAB。
(3)同种金属两端由于温度差异也会产生电势差,可认为金属内部电子在高温处动能大,等效成电子受到非静电力作用往低温处扩散。如图有一椭球形金属,M端温度为T1,N端温度为T2(T1>T2),沿虚线方向到M端距离为L的金属内部单个电子所受非静电力大小F满足:F=μΔTΔL,非静电力F沿虚线方向,比例系数μ为常数,ΔTΔL与垂直于温度变化方向的金属横截面积大小有关,电子电荷量为-e,求金属两端的电势差UMN。

F
=
μ
ΔT
ΔL
ΔT
ΔL
【答案】(1)外力做功的最小值为mgH;
(2)a、A金属侧带正电,B金属侧带负电;
b、接触电势差为;
(3)金属两端的电势差为。
(2)a、A金属侧带正电,B金属侧带负电;
b、接触电势差为
1
e
(
W
B
-
W
A
)
(3)金属两端的电势差为
μ
(
T
1
-
T
2
)
e
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:56引用:4难度:0.6
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