Металлическую пластину освещали монохроматическим светом одинаковой
Раздел «Строение атома и квантовая физика», на который отведено 23 часа, включает в себя четыре темы: «Квантовая оптика», «Элементы физики атома», «Элементы физики атомного ядра», «Элементы физики элементарных частиц». Рассматриваемая на данном уроке тема относится к первой части. Этот урок в плане «Элективный курс по физике в 10 – 11 классах», который рассчитан на два года - 70 часов.
К этому занятию обучающиеся изучили тему «Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта».
Методические рекомендации по организации и проведению урока
Замысел урока соответствует основным критериям технологии критического мышления с учетом требований системного, дифференцированного и личностного подхода.
На уроке должны быть запланированы разные виды деятельности:
репродуктивная, алгоритмическая, творческая и поисковая, что позволит включить в работу всех учащихся. Для этого необходимо использовать задания различного уровня сложности, поддерживать и поощрять активность на уроке.
Критическое мышление – это разумное рефлексивное мышление, сфокусированное на решении того, во что верить и что делать; использование таких когнитивных навыков и стратегий, которые увеличивают получение желательного результата, отличается взвешенностью, логичностью, целенаправленностью. В педагогике – это мышление оценочное, рефлексивное, развивающееся путем наложения новой информации на жизненный опыт. Исходя из этого, критическое мышление может развивать следующие качества обучающегося:
· готовность к планированию (упорядоченность мыслей - признак уверенности в знаниях);
· гибкость (восприятие идей других);
· настойчивость (достижение цели);
· готовность исправлять свои ошибки (воспользоваться ошибкой для продолжения обучения);
· осознание (отслеживание хода рассуждений);
· поиск компромиссных решений (важно, чтобы принятие решения воспринимались другими людьми, иначе они так и останутся на уровне высказываний).
В данной технологии выделяют три основных этапа:
Вызов – пробуждение имеющихся знаний, интереса к полученной информации, актуализация жизненного опыта.
Осмысление содержания – получение новой информации.
Рефлексия – осмысление, рождение нового знания.
Положительные стороны технологии:
· побуждает интерес к теме;
· позволяет систематизировать имеющиеся у школьников знания;
· организует работу непосредственно с материалом и учит его обобщать;
· повышает самооценку у учащихся, развивает потребность в познании нового;
· создаёт условия для вариативности и дифференциации обучения;
· позволяет создать собственную индивидуальную технологию обучения;
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ
Обучающиеся должны уметь:
· описывать и объяснять физическое явление фотоэффекта и его свойства;
· приводить примеры практического использования физических знаний законов квантовой физики;
· применять полученные знания для решения физических задач;
· измерять ряд физических величин;
· определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле;
Обучающиеся должны знать и понимать:
· смысл понятий: физическое явление, закон, волна, фотон;
· смысл физических величин: масса, сила, импульс, работа;
· смысл физических законов фотоэффекта;
вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие теории фотоэффекта.
Образовательные : проверка теоретических знаний по теме «Фотоэффект»;
Отработать навыки решения задач разного типа и уровня.
Воспитательные: развитие функций общения на уроке, обеспечение взаимопонимания.
Развивающие: развить способности усвоения и закрепления теоретических знаний, формировать умение трансформировать информацию, изменять объем.
Тип урока: обобщение, закрепление знаний.
Актуальность: задачи по теме «Фотоэффект» включены в заданиях ЕГЭ по физике.
Оборудование: компьютер, проектор, экран, сборники задач.
1. Организационный момент (1-2 мин)
2. Актуализация опорных знаний. Повторение теоретических знаний (5 мин)
3. Решение задач (36 мин).
Рефлексия. Самостоятельная работа.
4. Заключение. Задание на дом (2 мин).
1. Сообщаем тему урока. Учащиеся записывают в тетради.
Знакомим с целью урока и актуальностью данной темы.
2. Повторение теоретических знаний. Тест по теме «Фотоэффект». Вопросы показываем на экране:
1. Какие явления служат доказательством квантовой природы света?
2. В опытах Столетова было обнаружено, что кинетическая энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической пластины при ее освещении светом,
1) не зависит от частоты падающего света,
2) линейно зависит от частоты падающего света,
3) линейно зависит от интенсивности света,
4) линейно зависит от длины волны падающего света
3. Металлическую пластину освещали монохроматическим светом одинаковой интенсивности: сначала красным, потом зеленым, затем синим. Во всех трех случаях из пластины вылетали электроны. В каком случае максимальная кинетическая энергия вылетевших фотоэлектронов была наибольшей?
1) при освещении красным светом
2) при освещении зеленым светом
3) при освещении синим светом
4) во всех случаях одинаковая
∙5) При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов при уменьшении частоты падающего света в 2 раза?
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) уменьшится более чем в 2 раза
4) уменьшится менее чем в 2 раза
Учитель просит сдать ответы на тесты по теме «Фотоэффект».
6) Решение задачи у доски.
Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, для натрия составляет 530 нм. Определите работу выхода электронов из натрия.
h = 6, 63 × 10 34 Дж×с
Авых = hν кр , где ν кр = c / λкр, с - скорость света в вакууме
Авых = 6, 6 × 10 -34 × 3× 10 8 / 530 × 10 -9 = 3,73 × 10 -17 Дж / 1, 6 × 10 -19 = 2, 34 эВ
8) Решение задачи у доски.
Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из калия при его освещении лучами с длиной волны 345 нм. Работа выхода электронов из калия равна 2, 26 эВ.
m = 9, 1* 10 -31 кг
hν = Авых + m ʋ 2 / 2
Eкин = 6, 63 × 10 -34 × 3 × 10 8 / 345 × 10 -8 – 2, 26 × 1, 6 ×10 -19 =
5, 8 × 10 -19 – 3, 62 × 10 -19 = 2, 13 ×10 -19 Дж
Ответ: 2, 13 ×10 -19 Дж
9) Решение задачи у доски. № 1703 (Сборник решения задач
Наибольшая длина волны света, при которой еще может наблюдаться фотоэффект на калии, равна 450 нм. Найдите скорость электронов, выбитых из калия светом с длиной волны 300 нм.
λкр = 450 нм = 450×10 -9 м
h = 6, 63× 10 -34 Дж ×с
λ = 300 нм = 300×10 -9 м
hν = Авых + m ʋ 2 / 2 , где hν = hc / λ;
Следовательно, m ʋ 2 / 2 = hc / λ - hc / λкр = hc (1/ λ – 1 / λкр) = hc (λкр – λ) / λкр λ
ʋ 2 = 2 hc (λкр – λ) / m λкр λ
ʋ 2 = 2× 6, 63 ×10 -34 × 3 × 10 8 (450 - 300)×10 -9 / 9, 1× 10 -31 ×450×10 -9 ×300×10 -9 =
696 × 10 3 м / с Ответ: 696 км / с
Подведение итогов. Объявляем оценки, отмечаем наиболее активных учащихся.
Задание на дом: № 1685, № 1704.
1. Мякишев Г.Я.Физика : учеб. для 11 кл. общеобразоват./учреждений/Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. – 17-е изд. – М. : Просвещение, 2012. – 381с. : ил.
2. Сборник задач по физике: Для 9 - 11кл. общеобразоват. учреждений/ Сост. Г.Н. Степанова. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1997. – 256 с. : ил.
Металлическую пластину освещали монохроматическим светом одинаковой
Тип 26 № 25380На дифракционную решетку, имеющую период 0,002 мм, нормально падает монохроматический свет длиной волны 420 нм. Сколько максимумов наблюдается на экране?
Условие наблюдения усиления света при дифракции: Наибольший порядок спектра наблюдается, если Тогда
Учитывая центральный максимум и все максимумы с двух сторон от центрального максимума, получаем, что с помощью этой дифракционной решетки для данной световой волны можно наблюдать 9 максимумов.
Тип 16 № 9508Дифракционная решётка, имеющая 1000 штрихов на 1 мм своей длины, освещается параллельным пучком монохроматического света с длиной волны 420 нм. Свет падает перпендикулярно решётке. Вплотную к дифракционной решётке, сразу за ней, расположена тонкая собирающая линза. За решёткой на расстоянии, равном фокусному расстоянию линзы, параллельно решётке расположен экран, на котором наблюдается дифракционная картина. Выберите все верные утверждения.
1) Максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов равен 2.
2) Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов увеличится.
3) Если уменьшить длину волны падающего света, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
4) Если заменить линзу на другую, с бóльшим фокусным расстоянием, и расположить экран так, чтобы расстояние от линзы до экрана по-прежнему было равно фокусному расстоянию линзы, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
5) Если заменить дифракционную решётку на другую, с бóльшим периодом, то угол, под которым наблюдается первый дифракционный максимум, увеличится.
Вначале построим ход параллельных лучей от источника, идущих через дифракционную решётку и линзу до экрана, где наблюдается спектр порядка m. Пучок лучей после тонкой линзы, согласно правилам построения изображений в ней, собирается в точку в фокальной плоскости линзы.
Согласно основному уравнению для углов отклонения света с длиной волны решёткой с периодом d, после неё в порядке m получается параллельный пучок света, идущий под таким углом что Максимальный порядок порядок определяется соотношением:
Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов не увеличится. 2 — неверно.
Если уменьшить длину волны падающего света, то согласно основному уравнению это приведёт к уменьшению углов и, как следствие, расстояние между первым и нулевым максимумом на экране уменьшится. 3 — верно.
Согласно правилам построения лучей в собирающей линзе, линза с большим фокусным расстоянием увеличит расстояние между нулевым и первым максимумом. 4 — неверно.
Если заменить дифракционную решетку на решетку с большим периодом, то согласно основному уравнению это приведёт к уменьшению углов и, как следствие, мы будем наблюдать первый дифракционный максимум на экране под меньшим углом. 5 — неверно.
Тип 16 № 5978Монохроматический свет, распространявшийся в воздухе, попадает из него в воду. Как изменятся следующие физические величины при переходе света из воздуха в воду: длина волны света, частота света, скорость распространения света?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
А) длина волны света
Б) частота света
В) скорость распространения света
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А) При переходе из одной среды в другую частота света не изменяется. Частота связана с длиной волны формулой Скорость света, в свою очередь, при переходе из менее оптически плотной среды в более оптически плотную уменьшается, значит, уменьшается и длина волны.
Б) При переходе из одной среды в другую частота света не изменяется.
В) Скорость света при переходе из менее оптически плотной среды в более оптически плотную уменьшается.
Тип 23 № 23246Ученик проводит опыты по наблюдению дифракции света. В его распоряжении имеется набор светофильтров, различные дифракционные решётки и тонкие собирающие линзы. Ученик направляет перпендикулярно решётке параллельный пучок света, прошедшего через светофильтр. За решеткой параллельно ей располагается линза. В результате на экране, установленном в фокальной плоскости линзы, наблюдаются дифракционные максимумы. Какие два набора оборудования необходимо взять ученику для того, чтобы на опыте проверить, как зависят углы наблюдения главных максимумов от периода дифракционной решётки при нормальном падении на неё монохроматического света?
| № набора | Период решётки, штрихов на мм | Длина волны света, пропускаемого светофильтром, нм | Фокусное расстояние линзы, см |
|---|---|---|---|
| 1 | 300 | 650 | 15 |
| 2 | 300 | 550 | 17 |
| 3 | 200 | 650 | 19 |
| 4 | 200 | 600 | 21 |
| 5 | 400 | 500 | 25 |
Условие дифракционного максимума Для наблюдения зависимости угла дифракции от периода решётки необходимо взять решётки с разным периодом и светофильтры, пропускающие свет с одинаковой длиной волны. Таким условиям удовлетворяют опыты 1 и 3.
Тип 29 № 24121Мыльная плёнка с показателем преломления n = 1,33 натянута на проволочный каркас, расположенный в вертикальной плоскости, и освещается нормально падающим на неё пучком монохроматического света с длиной волны = 546,1 нм. За счёт стекания жидкости плёнка образует клин, на котором в отражённом свете наблюдаются горизонтальные интерференционные полосы с периодом d = 4 мм. Чему равен угол клина? Ответ выразите в угловых секундах (1 угловая секунда = 1/3600 градуса).
1. При интерференции в тонких плёнках два синфазных когерентных источника получаются при отражении света от передней и задней поверхностей плёнки.
2. Интерференционные максимумы наблюдаются на поверхности плёнки, когда разность хода двух лучей Δ, набегающая при прохождении одного луча через плёнку «туда и обратно» до встречи с другим лучом, отражённым от передней поверхности плёнки, равна целому числу длин волн в среде, в которой они распространяются: В данном случае = ≈ 410,6 нм.
3. Для перехода от m-го максимума к m + 1 разность хода Δ должна увеличиться на а толщина плёнки — на ≈ 205,3 нм, поскольку один луч через плёнку проходит дважды.
4. Отсюда следует, что период полос d = 4 мм много больше, чем излишние толщины плёнки на этом периоде, а значит, (см. рис.).
5. Таким образом, радиана ≈ 11ʹʹ.
Аналоги к заданию № 23319: 24121 23351 24174 Все
Тип 29 № 24174Мыльная плёнка с показателем преломления n = 1,33 натянута на проволочный каркас, расположенный в вертикальной плоскости, и освещается нормально падающим на неё пучком монохроматического света с длиной волны = 435,8 нм. За счёт стекания жидкости плёнка образует клин с углом = 10 угловых секунд, на котором в отражённом свете наблюдаются горизонтальные интерференционные полосы. Чему равен период d этих полос? 1 угловая секунда = 1/3600 градуса.
2. Интерференционные максимумы наблюдаются на поверхности плёнки, когда разность хода двух лучей Δ, набегающая при прохождении одного луча через плёнку «туда и обратно» до встречи с другим лучом, отражённым от передней поверхности плёнки, равна целому числу длин волн в среде, в которой они распространяются:
В данном случае = ≈ 327,7 нм.
3. Для перехода от m-го максимума к m + 1 разность хода Δ должна увеличиться на а толщина плёнки — на ≈ 163,8 нм, поскольку один луч через плёнку проходит дважды.
4. Поскольку угол = 10" ≈ 4,85·10 -5 радиана очень мал, то период полос d много больше, чем изменение толщины плёнки ≈ 163,8 нм на этом периоде, а значит ≈ d · (см. рис.). Отсюда следует, что период полос d = 4 мм много больше, чем излишние толщины плёнки ≈ 205,3 нм на этом периоде, а значит, ≈ d · (см. рис.).
5. Таким образом, ≈ 3,515 · 10 -3 м м ≈ 3,4 мм.
Ответ: период интерференционных полос равен d ≈ 3,4 мм.
Тип 17 № 7705На дифракционную решётку с периодом d перпендикулярно к ней падает широкий пучок монохроматического света с частотой υ.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) длина волны падающего света
Б) угол, под которым наблюдается главный дифракционный максимум m-го порядка
Соотношение, связывающее длину волны и частоту света: (А — 2).
Условие для наблюдения максимума имеет вид: Отсюда мы можем найти угол под которым наблюдается данный максимум: (Б — 3).
Тип 29 № 10204На рисунке изображена интерференционная схема Юнга, в которой источник S монохроматического света с длиной волны λ = 600 нм помещён перед ширмой с двумя узкими щелями, находящимися на расстоянии d = 1,5 мм друг от друга. Из-за дифракции на этих щелях свет после ширмы расходится во все стороны, как от двух когерентных источников, и на экране, на расстоянии L = 3 м от ширмы со щелями, наблюдается интерференционная картина. Найдите период Δx этой картины, т. е. расстояние между интерференционными полосами на экране. Экран расположен параллельно ширме.
1. Изобразим эквивалентную схему интерференционного опыта Юнга, где вместо щелей рассматриваются точечные источники света S1 и S2 (см. рис.).
2. Найдем разность хода между лучами, идущими от источников-щелей S1 и S2 в точку А на расстоянии x от центра экрана, точки О, где эта разность хода, очевидно, равна нулю. Для этого проведем из центра ширмы отрезок в указанную точку А и опустим на него перпендикуляр от источника S1 до точки В на луче S2А.
3. В силу того, что расстояния d = S1S2 и АО = x много меньше расстояния до экрана L, треугольник АВS1 — почти равнобедренный, и разность хода между лучами Δ = S2В ≈ d ∙ φ, где равен углу Значит,
4. Интерференционные максимумы наблюдаются при Δ = mλ, где m — целое число. Поэтому искомый период Δx интерференционной картины на экране, соответствующий изменению m на единицу, а Δ — на λ, равен
Задания Д23 № 9066В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. В двух из этих экспериментов наблюдалось одинаковое количество главных дифракционных максимумов. Укажите сначала номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с бóльшим периодом.
Условие интерференционных максимумов дифракционной решетки имеет вид: Решетки будут давать одинаковое количество максимумов при условии, что эти максимумы будут наблюдаться под одними и теми же углами Из таблицы находим, что в эксперименте 2 и 4 наблюдается одинаковое количество максимумов так, что Меньший период у решетки под номером 4, больший период у решетки под номером 2.
Тип 26 № 6132На дифракционную решётку с периодом 1,2 мкм падает по нормали монохроматический свет с длиной волны 500 нм. Каков наибольший порядок дифракционного максимума, который можно получить в данной системе?
Условие интерференционных максимумов дифракционной решётки имеет вид где k — порядок дифракции. Модуль синуса максимально может быть равен единице, следовательно, этим и ограничивается максимальный порядок дифракции.
Тип 26 № 3439На дифракционную решетку с периодом 0,004 мм падает по нормали плоская монохроматическая волна. При какой максимальной длине волны можно наблюдать 19 дифракционных максимумов? Ответ приведите в нанометрах и округлите до целого числа.
Условие дифракционных максимумов имеет вид: Здесь — угол, под которым наблюдается дифракционный максимум. Дифракционная решетка дает симметричную картинку, поэтому, поскольку на экране наблюдается 19 максимумов, самые дальние максимумы имеют номера и
Определим, в каких пределах может меняться длина волны, чтобы наблюдать ровно 19 интерференционных максимумов. Минимально возможная длина волны определяется тем, что лучи, соответствующие 20 и 21 максимумам (с номерами и соответственно) еще не попадают на экран, то есть в предельном случае они должны быть направлены под углом в это отвечает ситуации, когда свет после прохождения решетки идет вдоль нее. Используя эту информацию нетрудно оценить минимальную длину волны: нм. Это действительно минимальная длина волны, так как если длину волны уменьшить, то на экране сразу появятся дополнительные максимумы. Определим теперь максимально возможную длину волны. Она определяется тем, что лучи, соответствующие 18 и 19 максимумам (с номерами и соответственно) все еще попадают на экран, то есть угол, под которым они наблюдаются должен быть меньше : нм. Таким образом, чтобы наблюдать ровно 19 максимумов длина волны должна удовлетворять условию
Задания Д32 C3 № 9296На рисунке представлен график зависимости фототока из металлической пластины от величины запирающего напряжения. Мощность падающего излучения составляет 0,21 Вт. Чему равна частота фотонов, если известно, что в среднем каждые 30 фотонов, падающих на металлическую пластинку, выбивают один электрон.
Из графика находим величину тока насыщения, которая равна 2 мА. Ток насыщения соответствует максимальному потоку электронов, которое способно выбивать в единицу времени излучение с определенной мощностью
По определению, сила тока — это количество заряда, прошедшего за единицу времени:
Мощность светового потока — это энергия, которую несут фотоны за единицу времени:
Учтем, что один электрон выбивается каждые 30 фотонов, т. е.
Задания Д16 B27 № 1936При освещении металлической пластины с работой выхода А монохроматическим светом длиной волны происходит фотоэлектрический эффект, максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна Каким будет значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов при освещении монохроматическим светом длиной волны пластины с работой выхода ?
Принимая во внимание связь между длиной волны и частотой выпишем уравнения фотоэффекта для обоих опытов:
Отсюда получаем, что
Задания Д11 B20 № 2231При освещении металлической пластины монохроматическим светом с частотой происходит фотоэлектрический эффект. Максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна 2 эВ. При освещении этой пластины монохроматическим светом с частотой значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов будет
3) больше 2 эВ, но меньше 4 эВ
Задания Д11 B20 № 2232При освещении металлической пластины монохроматическим светом с частотой происходит фотоэлектрический эффект, максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна 2 эВ. Каким будет значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с частотой если фотоэффект происходит?
3) больше 1 эВ, но меньше 2 эВ
В решении ответом является номер 1, но на проверке - номер 4.
В решении получился ответ — это 4-й вариант.
Задания Д11 B20 № 2238При освещении металлической пластины с работой выхода А монохроматическим светом частотой происходит фотоэлектрический эффект, максимальная кинетическая энергия освобождаемых электронов равна Каким будет значение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов при освещении этим же монохроматическим светом пластины с работой выхода 2А, если фотоэффект происходит?
Покажите,пожалуйста,ваши подробные вычисления,а то не получается у меня
Приравняйте 2 равенства и все олучится
Отсюда сразу ответ следует
Тип 18 № 2302Металлическую пластину освещают светом с энергией фотонов 6,2 эВ. Работа выхода для металла пластины равна 2,5 эВ. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов? (Ответ дать в электрон-вольтах.)
Задания Д21 № 3116Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света, импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
3) не изменилась.
| Частота падающего света | Импульс фотонов | Кинетическая энергия фотоэлектронов |
Частота света связана с длиной волны и скоростью света соотношением Следовательно, увеличение длины волны падающего света соответствует уменьшению частоты (A — 2). Импульс фотона обратно пропорционален длине его волны: Таким образом, при увеличении длины волны, импульс фотонов уменьшается (Б — 2). Кинетическая энергия вылетающих электронов связана с энергией фотонов и работой выхода, согласно уравнению фотоэффекта, соотношением
Работа выхода зависит только от химических свойств металлов, а значит, в результате увеличения длины кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшится (В — 2).
Тип 19 № 26055Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с частотой падающего света и импульсом фотонов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.
| Частота падающего света | Импульсом фотонов |
Частота света связана с длиной волны и скоростью света соотношением Следовательно, увеличение длины волны падающего света соответствует уменьшению частоты (2). Импульс фотона обратно пропорционален длине его волны: Таким образом, при увеличении длины волны, импульс фотонов уменьшается (2).
Тип 19 № 26056Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны нм. Что произойдет с импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.
| Импульс фотонов | Кинетическая энергия вылетающих электронов |
Импульс фотона обратно пропорционален длине его волны: Таким образом, при увеличении длины волны, импульс фотонов уменьшается (2). Кинетическая энергия вылетающих электронов связана с энергией фотонов и работой выхода, согласно уравнению фотоэффекта, соотношением
Работа выхода зависит только от химических свойств металлов, а значит, в результате увеличения длины кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшится (2).
Тип 18 № 27097На рисунке изображён график зависимости максимальной скорости V фотоэлектронов от длины волны света, падающего на поверхность металлической пластины. Определите, чему равна работа выхода электрона с поверхности этого металла. Ответ запишите в электрон-вольтах.
Работа выхода — это минимальная энергия фотона, необходимая для вылета электронов с поверхности металла, при этом максимальная скорость электронов равна 0. Из этих соображений находим из графика максимальную длину волны Тогда работа выхода равна
Тип 18 № 27131 Задания Д16 B27 № 2322В опытах по фотоэффекту пластину из металла с работой выхода освещали светом частотой Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,
1) увеличилось в 1,5 раза
2) стало равным нулю
3) уменьшилось в 2 раза
4) уменьшилось более чем в 2 раза
Для металлической пластины с работой выхода красная граница фотоэффекта равна Поскольку в изначальном эксперименте пластину освещали светом с частотой, большей чем фотоэффект наблюдался. После уменьшения частоты света в 2 раза, она стала равна то есть стала меньше, чем Следовательно, фотоэлектроны перестали вылетать с поверхности металла, несмотря на то, что число фотонов, падающих на пластину за 1 с, увеличили в 1,5 раза. Таким образом, число фотоэлектронов стало равным нулю.
Тип 11 № 19697Вода массой 5 г испаряется с тёплой металлической пластинки. Вода и пластинка обмениваются энергией только друг с другом. Как в результате данного процесса изменяются внутренняя энергия этой порции воды и температура пластинки? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
3) не изменяется
| Внутренняя энергия порции воды | Температура пластинки |
1. Внутренняя энергия порции воды. При испарении жидкости внутренняя энергия увеличивается, т. к. внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости.
2. Температура пластинки. Жидкость для испарения поглощает количество теплоты, которое в результате теплообмена получено от металлической пластины, значит, температура пластины уменьшается.
Аналоги к заданию № 19665: 19697 Все
Задания Д16 B27 № 3289В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,5 эВ и стали освещать ее светом частоты Затем частоту падающей на пластину световой волны уменьшили в 4 раза, увеличив в 2 раза интенсивность светового пучка. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,
1) осталось приблизительно таким же
2) уменьшилось в 2 раза
3) оказалось равным нулю
4) уменьшилось в 4 раза
Для металлической пластины с работой выхода красная граница фотоэффекта равна Поскольку в изначальном эксперименте пластину освещали светом с частотой, большей чем фотоэффект наблюдался. После уменьшения частоты света в 4 раза, она стала равна то есть стала меньше, чем Следовательно, несмотря на увеличение интенсивности света, фотоэлектроны перестали вылетать с поверхности металла. Таким образом, число фотоэлектронов уменьшилось до нуля.
Тип 24 № 29731На металлической пластинке, которая лежит на земле, лежит очень маленький металлический шарик. Над ним параллельно земле расположена другая пластинка, подключённая к клеммам высоковольтного выпрямителя, на который подают отрицательный заряд. Опираясь на законы механики и электростатики, объясните, как будет двигаться шарик.
1. Вокруг верхней отрицательно заряженной пластины создается электрическое поле. В результате электростатической индукции пластина, лежащая на земле, и металлический шарик приобретают положительный заряд.
2. Между двумя пластинами возникает электростатическое поле, вектор напряженности которого направлен вертикально вверх. Данное поле действует на шарик электрической силой направленной вертикально вверх.
3. Так как источник имеет высокое напряжение, можно предположить, что сила действия электрического поля больше силы тяжести, действующей на шарик. Поэтому равнодействующая данных сил будет направлена вверх. Тогда шарик начнет двигаться вверх до соприкосновения с верхней пластиной.
4. При касании произойдет изменение заряда шарика с положительного на отрицательный. Тогда сила действия электрического поля на шарик станет направленной вниз. Равнодействующая сил также будет направлена вниз, что приведет к падению шарика.
5. При касании шарика о нижнюю пластину, заряд у шарика снова сменится с отрицательного на положительный. Таким образом, шарик будет совершать колебания между двумя пластинами.
ТЕСТ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ ПО ТЕМЕ «ФОТОЭФФЕКТ» (11 класс)
А3. Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом поверхности катода, при увеличении частоты света увеличивается в 3 раза, то задерживающая разность потенциалов в установке по изучению фотоэффекта должна
1) увеличиться в 9 раз 3) увеличиться в 3 раза
2) уменьшиться в 9 раз 4) уменьшиться в 3 раза
А4. При исследовании фотоэффекта А.Г.Столетов выяснил, что
1) энергия фотона прямо пропорциональна частоте света
2) вещество поглощает свет квантами
3) сила фототока прямо пропорциональна частоте падающего света
4) фототок возникает при частотах падающего света, превышающих некоторое значение
А5. Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной кинетической энергии электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой рисунок выполнен правильно?
А9. Металлическую пластину освещали монохроматическим светом одинаковой интенсивности: сначала красным, потом зеленым, затем синим. В каком случае максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов была наибольшей?
1) при освещении красным светом 2 ) при освещении зеленым светом 3) при освещении синим светом 4) ) во всех случаях одинаковой
А10. Поверхность металла освещают светом, длина волны которого меньше длины волны λ, соответствующей красной границе фотоэффекта для данного вещества. При увеличении интенсивности света
1) фотоэффект не будет происходить при любой интенсивности света
2) будет увеличиваться количество фотоэлектронов 3) будет увеличиваться энергия фотоэлектронов 4) будет увеличиваться как энергия, так и количество фотоэлектронов
А11. В своих опытах Столетов измерял максимальную силу тока (ток насыщения) при освещении электрода ультрафиолетовым светом. Сила тока насыщения при увеличении интенсивности падающего света и неизменной его частоте будет
1) увеличиваться 2)уменьшаться 3) оставаться неизменной 4) сначала увеличиваться, затем уменьшаться
А12. Интенсивность света, падающего на фотокатод, уменьшилась в 10 раз. При этом уменьшилась(-ось)
1) максимальная скорость фотоэлектронов 2)максимальная энергия фотоэлектронов
3)число фотоэлектронов 4)максимальный импульс фотоэлектронов
А13. От чего зависит максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, выбиваемых из металла при фотоэффекте
A. От частоты падающего света.
Б. От интенсивности падающего света.
B. От работы выхода электронов из металла.
Правильными являются ответы:
1) только Б 2)А и Б 3) А и В 4) А, Б и В
А14. При фотоэффекте работа выхода электрона из металла зависит от
1) частоты падающего света 2)интенсивности падающего света
3)химической природы металла 4)кинетической энергии вырываемых электронов
А15. Кинетическая энергия электронов, выбиваемых из металла при фотоэффекте, не зависит от
A — частоты падающего света.
Б — интенсивности падающего света.
В — площади освещаемой поверхности. Какие утверждения правильны?
1) Б и В 2) А и Б 3) А и В 4) Б и В
А16. При фотоэффекте работа выхода электрона из металла (красная граница фотоэффекта) не зависит от
А — частоты падающего света. Б — интенсивности падающего света. В — химического состава металла. Какие утверждения правильны?
1) А, Б, В 2) Б и В 3) А и Б 4) А и В
А17. При фотоэффекте задерживающая разность потенциалов не зависит от
А — частоты падающего света.
В — угла падения света.
Какие утверждения правильны?
1)АиБ 2)БиВ 3)АиВ 4) А, БиВ
А18. При фотоэффекте число электронов, выбиваемых монохроматическим светом из металла за единицу времени, не зависит от
А — частоты падающего света.
Б — интенсивности падающего света .
В — работы выхода электронов из металла.
Какие утверждения правильные?
1)АиВ 2) А, Б, В 3)БиВ 4)АиБ
А19. При увеличении угла падения α на плоский фотокатод монохроматического излучения с неизменной длиной волны λ максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
1)возрастает 2)уменьшается 3) не изменяется 4) возрастает при λ > 500 нм и уменьшается при λ 500 нм
А20. В опытах по фотоэффекту взяли металл с работой выхода 3,4×10 - 19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6×10 14 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1с
1) увеличилось в 1,5 раза 2) стало равным нулю
3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось более чем в 2 раза
А21. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода
3,4 • 10 -19 Дж и стали освещать ее светом частоты 3•10 14 Гц. Затем частоту увеличили в 2 раза, оставив неизменным число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,
1) не изменилось 2)стало не равным нулю
3)увеличилось в 2 раза 4)увеличилось менее чем в 2 раза
А22. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4•10 -19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6 • 10 14 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
1) увеличилась в 1,5 раза 2)стала равной нулю
3)уменьшилась в 2 раза 4)уменьшилась более чем в 2 раза
А23. Работа выхода для материала катода вакуумного фотоэлемента равна 1,5 эВ. Катод освещается монохроматическим светом, у которого энергия фотонов равна 3,5 эВ. Каково запирающее напряжение, при котором фототок прекратится?
1) 1,5 В 2) 2,0 В 3) 3,5 В 4) 5,0 В
А24. Работа выхода для материала пластины равна 2эВ. Пластина освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?
1)0,5эВ 2)1,5эВ 3)2эВ 4) 3,5 эВ
А25. Энергия фотона, поглощенного при фотоэффекте, равна Е. Кинетическая энергия электрона, вылетевшего с поверхности металла под действием этого фотона,
1) больше Е 2)меньше Е 3) равна Е
4) может быть больше или меньше Е при разных условия
А26. Как изменится минимальная частота света, при которой возникает внешний фотоэффект, если пластинке сообщить отрицательный заряд? 1) не изменится 2) увеличится 3) уменьшится 4) увеличится или уменьшится в зависимости от рода вещества
А27. Как изменится минимальная частота, при которой возникает фотоэффект, если пластинке сообщить положительный заряд?
1) не изменится 2)увеличится 3) уменьшится
4) увеличится или уменьшится в зависимости от рода вещества
А28. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов при уменьшении частоты падающего света в 2 раза?
1 ) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза 3) уменьшится более чем в 2 раза
А29. Какой график соответствует зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов Е от частоты ν падающих на вещество фотонов при фотоэффекте (см. рисунок)?
А30. На неподвижную пластину из никеля падает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной кинетической энергией 3 эВ. Чему равна работа выхода электронов из никеля?
1) 11 эВ 2)5эВ 3)3эВ 4)8эВ
1)0,7эВ 2)1,4эВ 3)2,1эВ 4) 2,8 эВ
А32. Энергия фотона, соответствующая красной границе фотоэффекта для калия, равна 7,2×10 -19 Дж. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на металл падает свет, энергия фотонов которого равна 10 -18 Дж.
1)2,8×10 -19 Дж 2)0Дж 3)1,72×10 -18 Дж 4)7,2 × 10 -19 Дж
А33. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны 600 нм. Какова длина волны света, выбивающего из него фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода?
1) 300 нм 2) 400 нм 3) 900 нм 4) 1200 нм
А34. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны 600 нм. При освещении этого металла светом длиной волны λ максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света. Чему равна длина волны света?
1) 133 нм 2) 300 нм 3) 400 нм 4) 1200 нм
А35. Работа выхода электронов для исследуемого металла равна 3 эВ. Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием света, длина волны которого составляет 2/3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла?
1) 2/3 эВ 2) 1 эВ 3) 3/2эВ 4) 2 эВ
А36. В некоторых опытах по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором электрическое поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.
В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов при освещении одной и той же пластины.
Задерживающее напряжение U , В
Частота ν, ×10 14 Гц
Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна
1) 4,6×10 -34 Дж с 3)7,0×10 -34 Дж с
2) 5,3×10 -34 Дж с 4)6,3× 10 -34 Дж с
А37. В некоторых опытах по изучению фотоэффекта Фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.
В таблице представлены результаты одного из первых таких опытов при освещении одной и той же пластины, в ходе которого было получено значение h = 5,3×10 - 34 Дж с.
Определите опущенное в таблице первое значение задерживающего потенциала?
А38. Если А — работа выхода, h — постоянная Планка, то длина волны света λкр, соответствующая красной границе фотоэффекта, определяется соотношением
1) А/ h 2) h / A 3) hc / A 4) hA / c
А39. Фотоны с энергией 2,1эВ вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1,9эВ. Чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в 2 раза, нужно увеличить энергию фотонов на
1) 0,1 эВ 3) 0,3 эВ
2)0,2 эВ 4)0,4эВ
А40. Работа выхода из материала 1 больше, чем работа выхода из материала 2. Максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект в материале 1, равна λ1, максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект на материале 2, равна λ2. На основании закона фотоэффекта можно утверждать, что
4) λ1может быть как больше, так и меньше λ2
А41. Работа выхода для материала пластины равна 2 эВ. Пластина освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?
1) 0,5 эВ 2) 1,5 эВ 3) 2 эВ 4) 3,5 эВ
А42. Энергия фотонов, падающих на фотокатод, в 4 раза больше работы выхода из материала фотокатода. Каково отношение максимальной кинетической энергии фотоэлектронов к работе выхода?
А43. Оцените максимальную скорость электронов, выбиваемых из металла светом длиной волны 300 нм, если работа выхода 3×10 -19 Дж.
1)889 м/с 2) 8 км/с 3)3×10 8 м/с 4) 889 км/с
А44. Фотокатод облучают светом с длиной волны 300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 450 нм. Какое напряжение U нужно создать между анодом и.катодом, чтобы фототок прекратился?
А45. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 450 нм. При облучении катода светом с длиной волны λ фототок прекращается, когда напряжение между анодом и катодом U = 1,4 В. Определите длину волны λ.
А46. При облучении катода светом с длиной волны 300 нм фототок прекращается, когда напряжение между анодом и катодом U = 1,4 В. Определите красную границу фотоэффекта для вещества фотокатода.
А47. При испускании фотона с энергией 6 эВ заряд атома
1 ) не изменяется
2) увеличивается на 9,6×10 -19 Кл
3) увеличивается на 1,6×10 -19 Кл
4) уменьшается на 9,6×10 -19 Кл
А48. Свет с частотой 4×10 15 Гц состоит из фотонов с электрическим зарядом, равным
I ) 1,6×10 -19 Кл 3)0Кл
2) 6,4 ×10 -19 Кл 4)6,4×10 -4 Кл
А49. Атом испустил фотон с энергией 6×10 -18 Дж. K аково изменение импульса атома?
1) 0 кг • м/с 2)1,8×10 -9 кг м/с 3)5 ×10 -25 кг м/с 4) 2×10 -26 кг м/с
А50. Энергия фотона, соответствующая электромагнит волне длиной λ, пропорциональна
l )1/ λ 2 2) λ 2 3) λ 4)1/ λ
А51. Какова энергия фотона, соответствующего длине световой волны 6 мкм?
1)3,3×10 -40 Дж 2)4,0 ×10 -39 Дж 3)3,3×10 -20 Дж 4)4,0×10 -19 Дж
А52. Частота красного света примерно в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света
1) больше в 4 раза 3) меньше в 4 раза
2) больше в 2 раза 4) меньше в 2 раза
А53. В каком из перечисленных ниже излучений энергия фотонов имеет наименьшее значение?
1) в рентгеновском 3) в видимом
2) в ультрафиолетовом 4) в инфракрасном
А54. Модуль импульса фотона в первом пучке света в 2 раза больше, чем во втором пучке. Отношение частоты света первого пучка к частоте второго равно
А55. Модуль импульса фотона в первом пучке света в 2 раза больше, чем во втором пучке. Отношение периода колебаний напряженности электрического поля в первом пучке света к периоду колебаний этого поля во втором пучке равно
А56. Модуль импульса фотона в первом пучке света в 2 раза больше модуля импульса фотона во втором пучке. Отношение длины волны в первом пучке света к длине волны во втором мучке равно
А57. Частота красного света в 2 раза меньше частоты фиолетового света. Импульс фотона красного света по отношению к импульсу фотона фиолетового света
1) больше в 4 раза 3) больше в 2 раза
2) меньше в 4 раза 4) меньше в 2 раза
А58. Отношение импульса первого фотона к импульсу второго фотона 2. Отношение длины волны первого фотона к импульсу второго фотона
А59. Импульс фотона имеет наименьшее значение в диапазоне частот
1) рентгеновского излучения
2) видимого излучения
3) ультрафиолетового излучения
4) инфракрасного излучения
А60. Два источника света излучают волны, длины которых 3,75×10 -7 м и 7,5×10 -7 м . Чему равно отношение импульсов фотонов, излучаемых первым и вторым источниками?
А61. Покоящийся атом поглотил фотон с энергией 1,2×10 -17 Дж. При этом импульс атома
2)стал равным 1,2 • 10 -17 кг • м/с
3) стал равным 4 • 10 -26 кг • м/с
4) стал равным 3,6 • 10 - 9 кг м/с
А62. Чему равен импульс, полученный атомом при поглощении фотона из светового пучка частотой 1,5 • 10 14 Гц?
1) 5 • 10 -29 кг м/с 3) 3 • 10 -12 кг м/с
2) 3,3 • 10 -2 8 кг м/с 4) 3,3 • 10 6 кг м/с
А63. Электрон и протон движутся с одинаковыми скоростями. У какой из этих частиц большая длина волны де Бройля?
3) длины волн этих частиц одинаковы
4) частицы нельзя характеризовать длиной волны
А64. Электрон и α-частица имеют одинаковые импульсы. Длина волны де Бройля какой частицы больше?
1) электрона, так как его электрический заряд меньше
2) α -частицы, так как ее масса больше
3) длины волн одинаковы
4) α -частица не обладает волновыми свойствами
А65. Электрон и α -частица имеют одинаковые длины волн де Бройля. Импульс какой частицы больше?
1) электрона, так как его электрический заряд меньше;
3) α -частица не обладает волновыми свойствами
4) импульсы одинаковы
А66. Длина волны де Бройля для электрона больше, чем для α -частицы. Импульс какой частицы больше? 1)электрона 2)α -частицы 3)импульсы одинаковы 4)величина импульса не связана с длиной волны.
1. ЕГЭ 2009. Физика. Федеральный банк экзаменационных материалов/ Авт.-сост М.Ю.Демидова, И.И.Нурминский. – М.: Эксмо, 2008. – 368 с.
Читайте также: