Задачи егэ по квантовой физике с решениями

ЕГЭ Квантовая физика.
Задачи с решениями

Решение задач «ЕГЭ Квантовая физика» по темам: Корпускулярно-волновой дуализм.
Световые кванты. Излучения и спектры
Раздел ЕГЭ по физике: 5. Квантовая физика и элементы астрофизики.

---

---

Задача 1. Найдите массу фотона, длина волны которого 720 нм.

Решение:

1. Энергия излучения с заданной длиной волны равна: Е_Ф = (h • c) / λ.
2. По закону взаимосвязи массы и энергии имеем: Е_Ф = m • с².

1. Приравняем правые стороны приведенных выражений и получим:

1. Определим размерность и численное значение искомой величины:

Ответ. Масса движущегося фотона равна 3 • 10^–36 кг.

Задача 2. Свет мощностью 0,5 кВт с длиной волны 20 нм падает перпендикулярно к поверхности площадью 100 см². Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см² этой поверхности?

Задача 3. На пластинку, которая отражает 70 % и поглощает 30 % падающего света, каждую секунду перпендикулярно подают 3 • 10²⁰ одинаковых фотонов, которые оказывают на пластинку действие силой 0,675 мкН. Определите длину волны падающего света.

Задача 4. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 497 нм. Какова скорость электронов, выбиваемых из пластины светом с длиной волны 375 нм?

Задача 5. Найдите задерживающую разность потенциалов для фотоэлектронов, вырываемых с поверхности натрия светом с длиной волны 400 нм.

Задача 6. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности равна 0,6 м2.

---

Конспект урока по физике для класса «ЕГЭ Квантовая физика. Задачи с решениями». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
• Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
• Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике

Пройти тестирование по 10 заданиям
Пройти тестирование по всем заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Пройти тестирование по этим заданиям

Задачи из ДЕМОВАРИАНТОВ (с решениями)

1. Какова максимальная скорость электронов,
выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны
λ = 3•10^-7 м, если красная граница фотоэффекта
λ_кр = 540 нм?
Образец возможного решения

2. Фотоны,
имеющие энергию 5 эВ, выбивают электроны с поверхности металла.
Работа выхода электронов из металла равна 4,7 эВ. Какой импульс
приобретает электрон при вылете с поверхности металла?
Образец возможного решения

3. В вакууме
находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен
конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении
катода светом c частотой ν = 10¹⁵ Гц фототок,
возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из
кальция А = 4,42•10^-19 Дж. Какой заряд
q при этом оказывается на обкладках конденсатора?
Образец возможного решения

3*. В вакууме находятся два кальциевых электрода, к которым подключён конденсатор ёмкостью 4000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок между электродами, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 5,5⋅10^-9 Кл. «Красная граница» фотоэффекта для кальция λ₀ = 450 нм. Определите частоту световой волны, освещающей катод. Ёмкостью системы электродов пренебречь.
Образец возможного решения

4. Фотокатод,
покрытый кальцием (работа выхода 4,42•10^-19
Дж), освещается светом с длиной волны 300 нм. Вылетевшие из
катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией
8,3•10^-4 Тл перпендикулярно линиям индукции
этого поля. Каков максимальный радиус окружности, по которой
движутся электроны?
Образец возможного решения

6. Предположим,
что схема энергетических уровней атомов некоего вещества имеет
вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с
энергией Е⁽¹⁾. Электрон, столкнувшись с одним из
таких атомов, отскочил, приобретя некоторую дополнительную энергию.
Импульс электрона после столкновения с покоящимся атомом оказался
равным 1,2•10^-24 кг•м/с. Определите кинетическую
энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света
атомом при столкновении с электроном пренебречь.
Образец возможного решения

7. π₀-мезон массой 2,4•10^-28
кг распадается на два γ-кванта. Найдите модуль импульса
одного из образовавшихся γ-квантов в системе отсчета,
где первичный π₀-мезон покоится.
Образец возможного решения

8. Свободный
пион (π₀-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется
со скоростью V, которая значительно меньше скорости света. В
результате его распада образовались два γ -кванта, причём
один из них распространяется в направлении движения пиона, а
другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта
на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?
Образец возможного решения

Избранные задачи прошлых лет
(с ответами)

9. Фотокатод,
покрытый кальцием (работа выхода A = 4,42•10^-19
Дж), освещается светом с длиной волны λ = 300 нм. Вылетевшие
с катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией
В = 8,3•10^-4 Тл перпендикулярно линиям
индукции этого поля. Каков максимальный радиус окружности R,
по которой движутся электроны?

10. Электроны, вылетевшие
под действием света с катода фотоэлемента горизонтально в северном
направлении, попадают в электрическое и магнитное поля (см.
рисунок). Электрическое поле направлено горизонтально на запад,
а магнитное — вертикально вверх. Какой должна быть частота падающего
света, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область
полей действующая на них сила была направлена на запад? Работа
выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряженность электрического
поля 300 В/м, индукция магнитного поля 10^-3 Тл.

11. Для увеличения
яркости изображения слабых источников света используется вакуумный
прибор – электронно-оптический преобразователь. В этом приборе
фотоны, падающие на катод, выбивают из него фотоэлектроны, которые
ускоряются разностью потенциалов ΔU и бомбардируют
флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попадании
каждого электрона. Длина волны для падающего на катод света
λ₁ = 820 нм, а для света, излучаемого экраном,
λ₂ = 410 нм. Каково значение ΔU,
если число фотонов на выходе прибора в N = 500 раз
больше числа фотонов, падающих на катод? Считать, что один фотоэлектрон
рождается при падении на катод в среднем 10 фотонов. Работу
выхода электронов А_вых принять равной 1
эВ. Считать, что энергия электронов переходит в энергию света
без потерь.

12. Значения
энергии электрона в атоме водорода задаются формулой: Е_n
= -13,6эВ/n², n = 1, 2, 3, …
При переходах с верхних энергетических уровней на уровень с
n = 1 излучаются фотоны, относящиеся к спектральной
серии Лаймана. При переходах с верхних энергетических уровней
на уровень с n = 2 излучаются фотоны, относящиеся к
спектральной серии Бальмера. Найдите отношение минимальной энергии
фотона в серии Лаймана к минимальной энергии фотона в серии
Бальмера.

13. На рисунке изображены
энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых
и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Экспериментально
установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых
при переходах между этими уровнями, равна λ₀
= 250 нм. Какова величина λ₁₃, если λ₃₂
= 545 нм, λ₂₄ = 400 нм?

14. Фотон
с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта,
выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде,
из которого откачан воздух, но содержится небольшое количество
водорода. Электрон разгоняется постоянным электрическим полем
с напряженностью Е = 10³ В/м до энергии,
равной энергии ионизации атома водорода W = 13,6 эВ,
и ионизирует атом. Каков промежуток времени Δt
между моментом вылета электрона из пластины и моментом, в который
возникший ион водорода (протон), двигаясь в том же электрическом
поле, долетит до катода? Начальную скорость иона считать равной
нулю.

15. Для разгона
космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать
солнечный парус — скрепленный с аппаратом легкий экран большой
площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный
свет. Каково добавочное изменение скорости космического аппарата
массой 500 кг (включая массу паруса) за 24 часа за счет паруса
размерами 100 м × 100 м? Мощность W солнечного
излучения, падающего 1 м² на поверхности, перпендикулярной
солнечным лучам, составляет 1370 Вт/м².

16. Пылинка
сферической формы, поглощающая весь падающий на нее свет, под
действием силы притяжения к Солнцу и силы светового давления
движется через Солнечную систему равномерно и прямолинейно.
Масса m пылинки составляет 10^-14 кг. Найдите
радиус r пылинки. Учесть, что на расстоянии R₀,
равном радиусу орбиты Земли, ускорение a, сообщаемое
всем телам силой притяжения Солнца, равно 6•10^-3
м/с², а мощность W солнечного излучения,
падающего на 1 м² поверхности, перпендикулярной солнечным
лучам, составляет 1370 Вт.

17. Ядро покоящегося
нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле индукцией
В, испытывает α-распад. При этом рождаются α-частица
и тяжелый ион нового элемента. Масса α-частицы равна m_α,
ее заряд равен 2e, масса тяжелого иона равна M.
Выделившаяся при α-распаде энергия ΔE целиком
переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек тяжелого
иона находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного
поля. Начальная часть этого река напоминает дугу окружности.
Найдите радиус этой окружности.

18. Атом мюония
состоит из неподвижного протона и отрицательно заряженного мюона
массой m = 206m_e, где m_e
— масса электрона, и зарядом, равным заряду электрона e.
Для ближайшей к протону орбиты мюона выполняется условие квантования
2π rp = h, где r — радиус орбиты,
р — импульс мюона, h — постоянная Планка.
Найдите радиус этой орбиты.

19. Неподвижное
ядро франция Fr с массовым числом А = 221
претерпевает альфа-распад. Определите энергетический выход данной
реакции, если кинетическая энергия образовавшегося ядра астата
At равна Е_At = 0,1184 МэВ, а его
атомный номер Z = 85. При расчетах учесть движение
образовавшихся ядер и считать, что скорости частиц много меньше
скорости света.

20. При реакции
синтеза образуется
ядро изотопа гелия и нейтрон и выделяется энергия Е
= 3,27 МэВ. Какую кинетическую энергию уносит ядро изотопа гелия,
если суммарный импульс исходных частиц равен нулю, а их кинетическая
энергия пренебрежимо мала по сравнению с выделившейся?

Ответы к избранным
задачам прошлых лет

Больше всего старшеклассников в ЕГЭ по физике пугает последнее, 32 задание. Его тема — квантовая физика. На первый взгляд эта тема кажется сложной и запутанной, но мы постараемся с ней разобраться. 32 задание весит целых три первичных балла, и важно их не упустить!

Меня зовут Максим, и я преподаю физику в учебном центре MAXIMUM. За 4 года работы преподавателем я подготовил более 200 учеников по всей России, многие из которых учатся в престижных университетах нашей страны. Сегодня я научу вас решать 32 задание ЕГЭ по физике.

Нам понадобится разобраться с блоками ЕГЭ «Квантовая физика» и «Электродинамика». Услышав слово «фотоэффект», многие ученики удивляются. Что это такое? Это связано с фотоаппаратом? У кого этот эффект возникает? В этой статье мы увидим, что квантовая физика в ЕГЭ не так страшна: для решения заданий нужно совсем небольшое количество теории и формул. Но сначала чуть подробнее поговорим о специфике задания.

Хочешь круто подготовится к ЕГЭ? Вам поможет учебный центр MAXIMUM! Все наши преподаватели сами сдавали этот экзамен на хороший балл. Мы ежегодно изучаем изменения ФИПИ и корректируем курсы, исходя из этого. Читайте подробнее про наши курсы и выбирайте подходящий!

Зачем вообще нужно это задание? Заглянем в кодификатор ФИПИ. Там говорится, что задание №32 проверяет умение решать физические задачи, знание и глубокое понимание электрических и квантовых законов, формул и графиков. А также способность анализировать физические явления, выражать из формул искомые величины и рассчитывать их.

Задание №32 стоит целых 3 балла, а это достаточно много, учитывая, что максимальный первичный балл — 52. На решение задачи выделяется 15-25 минут, включая оформление в бланк ответов №2. Средний процент выполнения составляет 16%, и это самый низкий показатель в ЕГЭ по физике. В моей практике многие ученики, написав начальную диагностику, решают блок «Квантовая физика» в 10% случаев.

Почему 32 задание ЕГЭ по физике решают только 10% учеников?

• Многие не успевают приступить к этому заданию, так как у учеников отсутствует стратегия на экзамене.
• Теорию по квантовой физике ученики проходят в конце 9 и 11 класса, и времени для отработки недостаточно.
• Квантовая физика — это самый новый раздел физики. Ученикам сложно его понять, так как он не применятся в бытовых ситуациях, в отличие от механики или термодинамики.

Какие темы необходимо изучить для решения заданий по квантовой физике?  

Чтобы разобраться с квантовой физикой для ЕГЭ, необходимо изучить три темы:

• Корпускулярно-волновой дуализм
• Физика атома
• Физика атомного ядра

Самая главная формула для 32 задания ЕГЭ по физике —  уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Давайте подробнее разберемся в этой формуле.

Объяснение этого эффекта дал Эйнштейн, использовав гипотезу Планка о том, что свет — это поток особых частиц, фотонов. Энергия света, то есть энергия фотона равна hv, где h — это постоянная Планка, которая есть в справочных материалах, а v — это частота света. Именно эта энергия фотона частично передавалась электрону, и он вылетал из металла.

Важное слово — частично. Дело в том, что электроны не лежат на поверхности металла, а сидят где-то внутри. Чтобы достать их из глубины металла, нужно тоже затратить энергию, которая называется работой выхода. Оставшаяся энергия пойдет на то, чтобы разогнать электрон до определенной скорости.

То есть эта формула — просто закон сохранения энергии, который вы изучали в механике!

Кроме знаний квантовой физики, необходимо знать об электрическом и магнитном поле, фазовых переходах, а также разбираться в связи между частотой, длиной волны и скоростью света. О них я подробнее расскажу, когда буду разбирать примеры заданий.

Как оформлять вторую часть ЕГЭ по физике?

Чтобы получить 3 балла за решение задачи, необходимо обязательно обратить внимание на оформление задачи. Многие ученики могут получить 2 или даже 1 балл, если не соблюдают требования ФИПИ.

1. Должна быть записана вся теория и все законы, которые вы используете для решения задачи. Без этого вы просто не придёте к правильному ответу! Кстати, во многих заданиях пишут, что требуется рисунок, поэтому нужно правильно проиллюстрировать пример. Верный рисунок — это иллюстрация, на которой адекватно обозначены силы и вектора. Например, если тело лежит на столе, и сила реакции нарисована в 5 раз больше силы тяжести, полный балл вам не поставят.
2. Должны быть описаны все вводимые величины. Например, если в условии не было ничего сказано об ускорении, а вы используете его при решении, вынесите его на рисунок или укажите, что «а – ускорение тела». 
3. Должны быть произведены все математические действия. Не стоит перепрыгивать в уме через несколько математических действий по двум причинам. Во-первых, очень легко ошибиться, во-вторых – эксперты этого не оценят. 
4. Нужно получить правильный численный ответ, указать размерность и подставленные величины. 

Алгоритм выполнения 32 задания ЕГЭ по физике

Этот алгоритм подойдет вам для решения любой задачи части 2 и поможет избежать ошибок по невнимательности.

1. Внимательно прочитайте задачу. Запишите номер задания в бланк ответов №2.
2. Определите физическое явление, описываемое в условии, вспомните законы и формулы, которые устанавливают связь между данными и искомыми величинами. При необходимости сделайте на черновике рисунок с обозначением рассматриваемых величин.
3. Запишите в логической последовательности все действия, приводящие к определению искомой величины, с указанием явлений, законов и формул, соблюдая причинно-следственные связи.
4. Проверьте записанные рассуждения, вычеркните лишние законы и формулы, если такие есть.
5. Аккуратно и разборчиво перепишите в бланк ответов №2 полное решение.

Прототипы задания 32 и их решения

Задача 1. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А = 2 эВ) облучается светом с длиной волны λ = 300 нм . Вылетевшие с фотокатода электроны попадают в магнитное поле с индукцией B = 8 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Каков максимальный радиус окружности, по которой двигаются вылетевшие электроны?

Задача 2. Препарат с активностью 1,7⋅10¹¹ частиц в секунду помещён в металлический контейнер массой 0,5 кг. За 2 ч температура контейнера повысилась на 5,2 К. Известно, что данный препарат испускает α-частицы с энергией 5,3 МэВ, причём практически вся энергия α-частиц переходит во внутреннюю энергию контейнера. Найдите удельную теплоёмкость металла контейнера. Теплоёмкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Мы видим, что в задаче сказано, что температура контейнера увеличилась. Если его температура увеличилась, значит, он поглотил энергию. Также препарат каждую секунду испускает 1,7⋅10¹¹, каждая из которых несёт энергию 5,3 МэВ. Именно эта энергия будет поглощаться, и идти на нагрев нашего препарата. С основной идеей задачи разобрались, теперь можем приступить к формулам, которых всего две!

Теперь вы знаете, что такое 32 задание ЕГЭ по физике! Оказывается, квантовая физика в ЕГЭ не так страшна, как многие думают. Если хотите разобраться в остальных темах по физике, обратите внимание на наши онлайн-курсы. Уже более 150 тысяч выпускников подготовились с нами к ЕГЭ. Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться!

В сегодняшней статье нашей регулярной рубрики «Физика для чайников» традиционно решаем задачи. Тема – задача по квантовой физике.

Подпишитесь на наш телеграм, чтобы получать полезную рассылку для учебы и свежие новости. А чтобы оформить заказ со скидкой, загляните на второй канал для клиентов: там много приятных бонусов и акций.

Квантовая физика: задачи с решением

Лайфхак: прежде чем приступать к решению задач, вспомните общую памятку и держите под рукой формулы – с ними дело пойдет быстрее.

Задача по квантовой физике №1

Условие

Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны λ=102,6 нм. Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус r электронной орбиты возбужденного атома водорода.

Решение

Уровень, на который перешел электрон, можно найти из сериальной формулы для атома водорода:

1λ=R1k2-1n2n=1k2-1λR

Найдем n:

n=112-1102,6·10-9·1,097·107-12=3

Радиус n-ой орбиты для водорода связан с радиусом первой как rn=a1n2  , так что найдем:

r3=5,29·10-11·32=4,76·10-10 м

Ответ: r3=4,76·10-10 м.

Задача по квантовой физике №2

Условие

Оценить с помощью соотношения неопределенностей минимальную кинетическую энергию электрона, движущегося внутри сферы радиусом R=0,05 нм.

Решение

Из соотношения неопределенностей координата-импульс  ∆x∆p≥h2π неточность в определении импульса равна:

∆p=h2πR

Поскольку энергия связана с импульсом как  E=p22m, неточность в определении энергии равна:

E=∆p22m=h24π2R2·12m

Найдем Е:

Е=6,62·10-3428·π2·9,31·10-31·25·10-22=2,45·10-18 Дж=15,3 эВ

Ответ: 15,3 эВ

Задача по квантовой физике №3

Условие

Красная граница фотоэффекта для цинка λ0=310 нм. Определить максимальную кинетическую, энергию Tmax фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны λ=200 нм.

Решение

Формула Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

hϑ=hcλ=A+Tmax

A – работа выхода, связана с красной границей фотоэффекта как:

hcλ0=A Tmax=0

Получаем для кинетической энергии в электронольтах:

Tmax=hce1λ-1λ0Tmax=6,62·10-34·3·1081,6·10-1912-13,1·107=2,2 эВ

Ответ: Tmax=2,2 эВ

Задача по квантовой физике №4

Условие

Рассчитайте скорость v и длину λ волны де Бройля для электрона, ускоренного разностью потенциалов U=1380 В.

Решение

Пройдя разность потенциалов, электрон приобретает кинетическую энергию, при чем еU=mv22 .

При U=1380 В получим:

v=2·1,6·10-19·13809,31·10-31=22·106 мс

Длина волны определяется соотношением де Бройля. Учитывая, что скорость электрона соизмерима со скоростью света, формула де Бройля примет вид:

λ=hm0v1-v2c2=6,62·10-349,31·10-31·22·1061-22·1063·108=33·10-12 м

Ответ: v=22·106 мс; λ=33 пм.

Задача по квантовой физике №5

Условие

На металл с работой выхода Aвых=2 эВ падает пучок монохроматического света с длиной волны λ=500 нм. Рассчитайте длину волны λmax, соответствующую красной границе фотоэффекта.

Решение

Работа выхода электрона:

Aвых=hcλmax

Отсюда длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта:

λmax=hcA=6,62·10-34·1082·1,6·10-19=6,2·10-7 м

Ответ: 6,2·10-7 м.

Нужно больше задач по схожим темам? Вот они:

1. Задачи на фотоэффект.
2. Задачи на эффект Комптона.

Вопросы по теме «Квантовая физика» с ответами

Вопрос 1. Что такое квант?

Ответ. В самом общем смысле, квант – неделимая часть какой-либо величины в физике.

Вопрос 2. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?

Ответ. Проявления микроскопическими объектами при одних условиях свойств классических волн, а при других – свойств классических частиц.

Вопрос 3. В чем суть гипотезы де Бройля?

Ответ. Гипотеза де Бройля говорит о том, что все материальные частицы обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. То есть корпускулярно-волновой дуализм универсален и является свойством как материи (микрочастиц), так и взаимодействия (излучения).

Вопрос 4. Что такое фотон? Каковы его свойства?

Ответ. Фотон – материальная, электрически нейтральная частица, квант электромагнитного поля. Свойства фотона:

• движется со скоростью света;
• существует только в движении;
• остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует;
• масса покоя фотона равна нулю.

Вопрос 5. За какое открытие Макс Планк получил Нобелевскую премию?

Ответ. Планк вывел математическую закономерность, связывающую интенсивность теплового излучения с длиной волны. Она изменялась под воздействием нагрева вещества. Теория получила название квантовой и произвела революцию во всем течении развития физики.

Мы прекрасно понимаем, какие сложности может вызывать решение задач по квантовой физике для вузов. Нужна помощь? Специалисты профессионального сервиса для студентов всегда готовы ее оказать!

C 1

Лазер мощностью 1 мВт генерирует монохроматическое излучение с длиной волны 0,6 мкм. За какое время лазер испускает фотоны, суммарная масса которых равна массе покоя электрона? Ответ выразить в пс.

Дано:

Решение:

 

Ответ:

C 2

Работа выхода электрона из металла равна 6,6∙ Дж. Определить частоту света, вырывающего с поверхности этого металла электроны, полностью задерживающиеся разностью потенциалов 5 В. Ответ выразить в ПГц.

Дано:

 Кл

Решение:

Ответ:

C 3

Определить максимальную кинетическую энергию электронов, вылетающих из металла при его освещенности светом с длинной волны 0,345 мкм. Работа выхода из этого металла равна 2,45 эВ. Ответ выразить в эВ.

Дано:

Решение:

В данном случае удобнее решать в эВ:

Ответ:

C 4

Красная граница фотоэффекта равна 275 нм. Найти максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом с длинной волны 1,8∙м. Ответ выразить в км/с.

Дано:

Решение:

Ответ:

C 5

Красная граница фотоэффекта для металла равна 6,2∙см. Найти величину запирающего напряжения для электронов при освещении этого металла светом с длиной волны 330 нм.

Дано:

Решение:

Ответ:

C 6

Участок стены площадью 1  освещается светом с длиной волны 3,31∙м. Все попадающее излучение полностью поглощается, конкретно — ежесекундно поглощается  квантов света. Каково давление, оказываемое светом на стену? Свет падает перпендикулярно поверхности стены. Ответ выразить в мПа.

Дано:

Решение:

Ответ: 2 мПа

C 7

Электрон разогнали из состояния покоя в электрическом поле при напряжении 100 В. Чему равна длина волны де Бройля? Ответ выразить в пм.

Дано:

Решение:

Ответ:

C 8

Уровни энергии электрона в атоме углерода определяются по формуле   эВ. При переходе атома из состояния  в состояние  атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода 6∙ Гц. Чему равна максимально возможная скорость фотоэлектрона? Ответ выразить в км/с.

Дано:

 

Решение:

Ответ:

C 9

Уровни энергии электрона в атоме углерода определяются по формуле   эВ. При переходе атома из состояния  в состояние  атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода равна 300 нм. Чему равен максимальный возможный импульс фотоэлектрона? Полученный ответ умножить на

Дано:

 

Решение:

 

Ответ: 133

C 10

На рисунке представлены несколько энергетических уровней электронной оболочки атома. Какова максимальная длина волны фотонов, излучаемых и поглощаемых атомом при ЛЮБЫХ ВОЗМОЖНЫХ переходах между уровнями       если  Ответ выразить в мкм.

Дано:

Решение:

Ответ:

Предлагаем вам разобрать три задачи, приведенные ниже. Это задание №27 из ЕГЭ прошлых лет, рекомендованные как тренировочные.

Задача № 1

Красная граница фотоэффекта для калия λ₀ = 0,62 мкм. Какова максимальная скорость фотоэлектронов при облучении калиевого фотокатода светом частотой v = 8·10¹⁴ Гц? Ответ приведите в км/с и округлите до десяток.

Решение

Энергия падающего фотона затрачивается на преодоление работы выхода и увеличение кинетической энергии фотоэлектрона по формуле:

Где:

 — частота, соответствующая красной границе фотоэффекта.

Откуда максимальная скорость, которую могут иметь фотоэлектроны, получим из выражения:

Подставим числовые значения, получим:

Ответ: 680 км/с.

---

Задача № 2

Металлическую пластинку облучают монохроматическим светом, длина волны которого составляет 2/3 длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта для этого металла. Работа выхода электронов для исследуемого металла равна 4 эВ. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вылетающих из металлической пластинки под действием этого света. Ответ приведите в электронвольтах.

Решение

При длине волны, равной красной границе фотоэффекта, энергия волны равна работе выходе из металла. Следовательно:

Откуда:

Е_кин = А_вых

Подставим числовые значения, получим:

Е_кин = · 4 = 2 эВ

Ответ: 2.

---

Задача № 3

Какова длина волны света, выбивающего из металлической пластинки фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых составляет 25% от работы выхода электронов из этого металла? Красная граница фотоэффекта для данного металла соответствует длине волны 500 нм. Ответ приведите в нм, округлив до целых.

Решение

При длине волны, равной красной границе фотоэффекта, энергия волны равна работе выходе из металла. Следовательно:

Откуда:

λ = А_вых ·

Подставим числовые значения, получим:

λ = 500 ·  = 400нм

Ответ: 400.

© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Остались вопросы?

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя.