На металлическую пластину падает пучок монохроматического света при этом наблюдается фотоэффект
При падении света на поверхность платины из нее вылетают фотоэлектроны, имеющие скорость \(v=2000\) км/с. Затем этим же светом начинают облучать атомы водорода, вследствие чего они ионизируются. Какую скорость будут иметь электроны, вылетающие из ионизированных атомов водорода, если работа выхода электрона из платины \(A = 5,3\) эВ, а энергия ионизации атома водорода \(E = 13,6\) эВ? Изменением кинетической энергии атомов водорода пренебречь. Ответ дайте в км/с.
Так как скорости относительно скорости света пренебрежительно малы, то можно использовать нерялитивисткие формулы. Пусть энергия фотона, падающего на пластину равна \(W\) . Тогда по уравнению Энштейна: \[W=A+E_k=A+\dfrac,\quad (1)\] где \(E_k\) – кинетическая энергия электрона, \(m\) – масса электрона.
С другой стороны часть от энергии фотона \(W\) расходуется на ионизацию газа, а остальная часть на кинетическую энергию вылетающего из атому электрона: \[W=E+\dfrac\quad (2)\] Объединим (1) и (2). \[A+\dfrac=E+\dfrac\Rightarrow u=\sqrt
Вылетевший при фотоэффекте с катода электрон попадает в электромагнитное поле как показано на рисунке. Вектор напряжённости электрического поля направлен вертикально вверх. Вектор магнитного поля направлен от наблюдателя. Определите, при каких значениях напряжённости электроны, вылетевшие с максимально возможной скоростью, отклоняются вверх. Частота падающего на катод света \(\nu=6,2\cdot 10^\text< Гц>\) Работа выхода \(A_>=2,39\) эВ Магнитная индукция поля \(B=0,5\) Тл. Ответ дайте в кВ/м
“Основная волна 2019”
Электроны заряжены отрицательно, следовательно, сила Кулона \(F_k=qE\) , действуйющая на электроны направлена вниз, сила Лоренца \(F_l=qvB\) же наоборот направлена вверх, следовательно, чтобы электроны отклонялись вверх должно выполняться неравенство \[F_l>F_k \Rightarrow qvB>qE \Rightarrow E < vB\] Максимальную скорость найдем из уравнения Энштейна: \[h\nu=A_\text< вых>+\dfrac \Rightarrow v=\sqrt<\dfrac<2(h\nu - A_\text< вых>)>>\] Откуда произведение \(vB\) : \[vB=B\sqrt<\dfrac<2(h\nu - A_\text< вых>)>>=0,5 \text< Тл>\sqrt<\dfrac<2(6,6\cdot 10^<-34>\text< Дж$\cdot$ с>\cdot 6,2\cdot 10^\text< Гц>-2,39\cdot 1,6\cdot10^\text< Дж>)>\text< кг>>>\approx 1,2 \cdot 10^\text< В/м>\] Откуда следует для того чтобы электроны отклонялись вверх, напряжённость должна быть меньше \(120 \text< кВ/м>\)
В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой \(\nu=6,1\cdot 10^\) Гц падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока \(I\) от напряжения \(U\) между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света \(Р\) , если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?
Из графика находим величину тока насыщения, которая равна 2 мА. Ток насыщения соответствует максимальному потоку электронов, которое способно выбивать в единицу времени излучение мощностью
По определению, сила тока — это количество заряда, прошедшего за единицу времени: \[I=\frac=\frac|e|>\] Мошность светового потока - это энергия, которую несут фотоны за единицу временн: \[P=\frac=\frac
В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью \(Р = 0,21\) Вт падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока \(I\) от напряжения \(U\) между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота \(\nu\) падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон? Ответ дайте поделив на 10 \(^\)
По определению, сила тока – это количество заряда, прошедшего за единицу времени: \[I=\frac=\frac|e|>\] Когда ток в цепи достигает насыщения, все фотоэлектроны, выбитые из катода, достигают анода. Тогда за время \(t\) через поперечное сечение проводника проходит заряд \[q=N_eet,\] где \(e\) – модуль заряда электрона, \(N_e\) – количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с Мошность светового потока - это энергия, которую несут фотоны за единицу временн: \[P=\frac=\frac
От газоразрядной трубки, заполненной атомарным водородом, на дифракционную решетку нормально ее поверхности падает пучок света. Спектральная линия от перехода электрона в атоме водорода с четвертой на вторую стационарную орбиту наблюдается в \(m = 7\) порядке спектра дифракционной решетки под углом \(\varphi = 30^\) . Определите период \(d\) этой дифракционной решетки. Ответ дайте, разделив его на \(10^\)
Угол \(\varphi\) между нормалью к решетке и направлением на максимум \(m\) -го порядка дифракционной картины определяется уравнением \(d\sin\varphi=m \lambda .\)
Согласно постулатам Бора, при переходе атома с более высокой \(n-\) й стационарной орбиты на \(k-\) ю испускается один фотон, частота которого равна \[v_=\dfrac\left(\dfrac-\dfrac\right)\]
По условию задчи \(n=4\) , а \(k=2\) . Объединяя записанные выражения и учитывая, что \(\lambda=\dfrac\) , получаем окончательно \[d=\dfrac\approx 6,8\cdot 10^\textbf< м>\]
Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещенной в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью \(E=5\cdot 10^\text< В/м>\) Какой путь пролетел в этом электрическом поле электрон, если он приобрел скорость \(\upsilon=3\cdot 10^\text< м/с>\) ? Релятивистские эффекты не учитывать.Ответ дайте, разделив его на \(10^\)
Уравнение Эйнштейна в данном случае будет иметь вид: \[\dfrac<\lambda_\text<кр>>=\dfrac<\lambda_\text<кр>>+\dfrac
Из чего следует, что начальная скорость вылетевшего электрона \(\upsilon_0=0\)
Формула, связывающая изменение кинетической энергии частицы с работой силы со стороны электрического поля: \[A=\dfrac
Работа силы связана с напряженностью поля и пройденным путем: \[A=FS=eES\]
Отсюда \[S=\dfrac
При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов \(\Delta U=5\) В.Какова работа выхода \(A_>\) если максимальная энергия ускоренных электронов \(E_e\) равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \[h\upsilon=A_>+\dfrac
Энергия ускоренных электронов: \[E_e=\dfrac
По условию: \[E_e=h\nu\]
Тогда \[A_>=e\Delta U-h\nu=2\text< эВ>\]
На металлическую пластину падает пучок монохроматического света при этом наблюдается фотоэффект
Тип 18 № 3715В таблице приведена зависимость максимальной кинетической энергии вылетающих из металла электронов от энергии падающих на металл фотонов.
| эВ | 2,4 | 2,8 | 3,3 | 4,0 |
| эВ | 0,6 | 1,0 | 1,5 | 2,2 |
Определите работу выхода для этого металла. (Ответ дать в электрон-вольтах.)
Тип 19 № 8952Металлическую пластинку облучают светом, длина волны которого 0,5 мкм. Работа выхода электронов с поверхности этого металла равна 3 · 10 –19 Дж. Длину волны света уменьшили на 20%.
Определите, как в результате этого изменились энергия падающих на металл фотонов и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
3) не изменилась.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Уменьшение длины волны приведет к увеличению энергии падающего излучения, а значит, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличится.
Задания Д21 № 9321На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны и частоты света Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света
2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света
3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света
4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Рассмотрим указанные виды зависимостей.
1) Зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света:
График — ломанная линия. (Б — 1)
2) Зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света:
График — прямая линия, выходящая из начала координат.
3) Зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света:
График — гипербола. (А — 3)
4) Потенциальная энергия взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла не зависит от длины волны падающего света.
Тип 19 № 24371На установке, представленной на фотографиях (рис. а — общий вид; рис. б — фотоэлемент), исследовали зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для этого в прорезь осветителя помещали различные светофильтры и измеряли запирающее напряжение. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только жёлтый свет, а во второй — пропускающий только синий свет.
Как изменяются частота световой волны и работа выхода при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
3. не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.
| Частота световой волны, падающей на фотоэлемент | Работа выхода материала катода фотоэлемента |
Частота желтого света меньше частоты синего света. Светофильтр пропускает световые волны только соответствующей частоты. Поэтому при замене желтого светофильтра на синий частота света увеличивалась (1).
Работа выхода электронов с поверхности металла зависит только от рода вещества. Поэтому при замене светофильтров она не менялась (3).
Тип 18 № 27131На 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 № 2323Работа выхода для материала катода вакуумного фотоэлемента равна 1,5 эВ. Катод освещается монохроматическим светом, у которого энергия фотонов равна 3,5 эВ. Чему равно запирающее напряжение, при котором фототок прекратится? (Ответ дать в вольтах.) Заряд электрона принять равным 1,6·10 −19 Кл, а 1 эВ — 1,6·10 −19 Дж.
Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Отсюда находим запирающее напряжение
Тип 18 № 27097 Тип 18 № 2304Поток фотонов с энергией 15 эВ выбивает из металла фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода. Какова максимальная кинетическая энергия образовавшихся фотоэлектронов? (Ответ дать в электрон-вольтах.)
В условии сказано, что максимальная кинетическая энергия в 2 раза меньше работы выхода т.е. Авых=0,5Екин, тогда hv=1,5Екин, Екин=10эВ
Тип 19 № 6903Интенсивность монохроматического светового пучка плавно уменьшают, не меняя частоту света. Как изменяются при этом концентрация фотонов в световом пучке и скорость каждого фотона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Концентрация фотонов | Скорость фотона |
Интенсивность света — энергия, прошедшая через единицу площади за единицу времени. Данная энергия зависит от количества фотонов. Значит, при уменьшении интенсивности концентрация фотонов уменьшилась.
Скорость фотона — неизменная величина.
Тип 19 № 26034При освещении металлической пластины светом длиной волны наблюдается явление фотоэлектрического эффекта. Как изменятся работа выхода электронов с поверхности металла и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при уменьшении в 2 раза длины волны падающего на пластину света?
| Работа выхода | Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона |
Отношение больше единицы, значит, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличится более чем в 2 раза (1).
21. Квантовая физика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)
На металлическую пластинку направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно увеличивают, не меняя его частоты. Как меняются в результате этого число вылетающих в единицу времени фотоэлектронов и их максимальная кинетическая энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
При увеличении интенсивности увеличивается количество фотонов, следовательно, увеличивается количество вылетающих электронов.
Максимальная кинетическая энергия зависит от частоты падающего света и не зависит от его интенсивности
Уравнение Энштейна (фотоэффект): \[h\nu=A_>+E_k\]
При освещении металлической пластины светом длиной волны \(\lambda\) наблюдается явление фотоэлектрического эффекта. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими процесс фотоэффекта, перечисленными в первом столбце, и их изменениями во втором столбце при уменьшении в 2 раза длины волны падающего на пластину света. \[\begin <|c|c|>\hline \text < ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ>& \text< ИХ ИЗМЕНЕНИЯ>\\ \hline \text< А) частота световой волны>& \text< 1) остается неизменной>\\ \text < Б) энергия фотона>& \text< 2) увеличивается в 2 раза>\\ \text < В) работа выхода>& \text< 3) уменьшается в 2 раза>\\ \text< Г) максимальная кинетическая энергия фотоэлектрон>а& \text < 4) увеличивается более чем в 2 раза>\\ & \text < 5) увеличивается менее чем в 2 раза>\\ \hline \end\]
При уменьшении длины волны частота света увеличивается \[\nu=\frac<\lambda>\] A) 2
Энергия фотона: \[E=h\nu=\frac<\lambda>\] Б) 2
Работа выхода – это характеристика материала
В) 1
Уравнение Энштейна (фотоэффект): \[h\nu=A_>+E_k\] Г) 4
На дифракционную решётку с периодом \(d\) перпендикулярно её поверхности падает параллельный пучок света с длиной волны \(\lambda\) . Определите, как изменятся число наблюдаемых главных дифракционных максимумов и расстояние от центра дифракционной картины до первого главного дифракционного максимума, если увеличить длину волны падающего света.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем таблице:
Дифракционная решетка: \[dsin\varphi=m\lambda\] Число наблюдаемых максимумов определяется, когда \(sin\varphi=1\)
При увеличении длины волны число наблюдаемых максимумов уменьшается.
Из формулы дифракционной решетки при увеличении длины волны угол, под которым наблюдается максимум увеличивается, следовательно, расстояние между максимумами увеличивается.
На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны \(\lambda\) и частоты света \(\nu\) . Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ВИД ЗАВИСИМОСТИ
1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света
2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света
3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света
4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия
фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света
А) График представляет собой часть гиперболы, следовательно, это энергия падающих фотонов от длины волны: \[E=\dfrac<\lambda>\] т.к. длина волны находится в знаменателе.
Б) Рассмотрим уравнение Энштейна: \[h\nu =A+E_\] если \(h \nu < A\) , то кинетическая энергия равна 0, а если \(h\nu>A\) , то кинетическая энергия больше 0, следовательно под Б номер 1
На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины \(x_1\) , а на графике Б – зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины \(x_2\) . Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая – на графике Б?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА x
1) длина волны
2) массовое число
3) заряд ядра
4) частота
А) График представляет собой часть гиперболы, следовательно, это энергия падающих фотонов от длины волны: \[E=\dfrac<\lambda>\] т.к. длина волны находится в знаменателе.
Б) Рассмотрим уравнение Энштейна: \[h\nu =A+E_\] если \(h \nu < A\) , то кинетическая энергия равна 0, а если \(h\nu>A\) , то кинетическая энергия больше 0, следовательно под Б номер 4
Интенсивность монохроматического светового пучка плавно увеличивают, не меняя длину волны света. Как изменяются при этом запирающее напряжение и скорость каждого фотона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
“Досрочная волна 2019 вариант 1”
От интенсивности не зависит ни скорость, ни запирающее напряжение: \[h\nu = A+ eU=A+\dfrac\]
Фотоэффект
Линия заданий 21, ЕГЭ по физике
15699. Как изменяются с уменьшением массового числа изотопов одного и того же химического элемента число нейтронов в ядре и число электронов в электронной оболочке соответствующего нейтрального атома?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1) не изменяется
2) уменьшается
3) увеличивается
Запишите в поле ответа выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Верный ответ: 21
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15699.
15729. Как изменяются с увеличением массового числа изотопов одного и того же химического элемента число протонов и число нейтронов в ядре соответствующего нейтрального атома?
Верный ответ: 13
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15729.
15759. На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта.
На графике Б представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины x1, а на графике А - зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины x2.
Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая - на графике Б?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А)
Б)
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ x
1) длина волны
2) массовое число
3) заряд ядра
4) частота
Верный ответ: 41
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15759.
15789. На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта.
На графике Б представлена зависимость некоторой физической величины x1, характеризующей фотоэлектроны, от частоты ν, а на графике А - зависимость некоторой физической величины x2, характеризующей фотоны, падающие на катод, от длины волны λ.
Какая из физических величин отложена на вертикальной оси на графике А и какая - на графике Б?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1) импульс
2) максимальная скорость
3) интенсивность
4) модуль запирающего напряжения
Верный ответ: 14
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15789.
15819. На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какой из этих четырёх переходов связан с поглощением света наименьшей частоты, а какой с излучением света наибольшей частоты?
Установите соответствие между процессами поглощения и испускания света и стрелками, указывающими энергетические переходы атома.
А) излучение света наибольшей частоты
Б) поглощение света наименьшей частоты
Верный ответ: 23
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15819.
15849. На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какой из этих четырёх переходов связан с излучением света наименьшей частоты, а какой с поглощением света наибольшей частоты?
А) поглощение света наибольшей частоты
Б) излучение света наименьшей частоты
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15849.
15879. Интенсивность монохроматического светового пучка, освещающего фотокатод, плавно уменыпают, не меняя частоты света. Как изменяются при этом количество фотонов, падающих на поверхность фотокатода в единицу времени, и скорость каждого фотона?
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15879.
15909. Интенсивность монохроматического светового пучка, освещающего фотокатод, плавно увеличивают, не меняя частоты света. Как изменяются при этом количество фотонов, падающих на поверхность фотокатода в единицу времени, и скорость каждого фотона?
Верный ответ: 31
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15909.
15939. На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями.
Установите соответствие между процессами поглощения света наименьшей длины волны и излучения света наименышей частоты и энергией соответствующего фотона.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) излучение света наименьшей частоты
Б) поглощение света наименьшей длины волны
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15939.
15969. На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями.
Установите соответствие между процессами излучения света наименьшей длины волны и поглощения света наименьшей частоты и энергией соответствующего фотона.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) поглощение света наименьшей частоты
Б) излучение света наименьшей длины волны
Читайте также: