Квант света выбивает электрон из металла как изменятся при увеличении

Обновлено: 05.07.2024

За это задание ты можешь получить 2 балла. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 51.1%
Ответом к заданию 19 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Задачи для практики

Задача 1

Установите соответствие между размерностями в системе СИ и формулами, по которым их можно рассчитать (h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме, m — масса фотона, A — работа выхода, ν — частота фотона).

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Размерности Формулы
А) кг·м 2 /с 2
Б) кг·м/с		 1) h · ν
2) mc
3) A + $/$
4) $$

Решение

Задача 2

Какие две из представленных ниже формул записаны неверно?

Записаны неверно формулы:

Задача 3

Установите соответствие между физическими открытиями и учёными, их совершившими. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

Открытия Учёные
А) прототип вакуумного фотоэлемента
Б) опытные законы внешнего фотоэффекта		 1) Эдисон
2) Столетов
3) Лебедев
4) Планк
5) Эйнштейн

А) Прототип вакуумного элемента создал Столетов.

Б) Столетов установил три закона внешнего фотоэффекта.

Задача 4

Установите соответствие между физическими открытиями и учёными, их совершившими.

Физические открытия Учёные
А) открытие явления внешнего фотоэффекта
Б) разработка теории фотоэффекта		 1) Столетов
2) Герц
3) Эйнштейн
4) Планк
5) Лебедев

Внешний фотоэффект был открыт в 1887 году Генхрихом Герцем. Альберт Эйнштейн разработал теорию фотоэффекта.

Задача 5

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался зелёный светофильтр, а во второй — фиолетовый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение. Как изменялись кинетическая энергия фотоэлектронов и запирающее напряжение при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Кинетическая энергия фотоэлектронов
Б) Запирающее напряжение		 1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Уравнение фотоэффекта $h/=A_+E_к$ соответственно $A_=const$, а $E_к$ увеличивается.

$E_к∼U_з·e$ так же увеличивается до явления фотоэффекта.

Задача 6

Радиоактивное ядро претерпело три β-распада. Как при этом изменились число нуклонов в ядре и заряд ядра? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Число нуклонов в ядре
Б) Заряд ядра		 1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Число нуклонов в ядре не изменилось А.

Заряд ядра увеличивается на +3, т.к. испускание 3-х электронов.

Задача 7

Радиоактивный изотоп испытал два α- и три β-распада. Как при этом изменились его массовое число и число протонов в ядре? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Массовое число
Б) Число протонов		 1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Так как изотоп испытал 2 $α(↙↖He)$ и 3($↙↖β$) распада, очевидно, что А (массовое число), а Z (число протонов) уменьшилось.

Задача 8

В планетарной модели атома Бора–Резерфорда электроны движутся вокруг ядра только по разрешённым орбитам. Как изменяются при переходе электрона на более высокую орбиту его орбитальная скорость и потенциальная энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Орбитальная скорость электрона
Б) Потенциальная энергия электрона		 1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

При переходе электрона на более высокую орбиту орбитальная скорость электрона уменьшается, т.к. кинетическая энергия уменьшается. Т.к. электрон отдаляется от положительного заряженного ядра, потенциальная энергия увеличивается.

Задача 9

В опыте по наблюдению фотоэффекта увеличивают интенсивность света, облучающего катод. Как при этом изменяются энергия фотонов и запирающее напряжение? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Энергия фотона
Б) Запирающее напряжение		 1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Из теории фотоэффекта известно, что с увеличением интенсивности энергии фотонов и запирающее напряжение не изменились. Изменилось лишь количество вырванных электронов.

Задача 10

Фотон с энергией E движется в вакууме. Пусть h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме. Чему равны частота и импульс фотона? 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 выбранные цифры под соответствующими буквами.

Квант света выбивает электрон из металла как изменятся при увеличении

Тип 24 № 5488

В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили собирающую линзу того же диаметра, но с меньшим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

По первому закону Столетова фототок насыщения зависит от интенсивности падающего света, то есть от количества фотонов, падающих на фотокатод в единицу времени. При использовании линзы такого же диаметра, но с меньшим фокусным расстоянием, телесный угол, под которым из источника видно линзу, увеличивается, поскольку источник теперь расположен ближе к ней (для получения параллельного пучка источник нужно разместить в фокусе линзы). Фотоны летят от источника во все стороны равномерно, поэтому результирующий поток фотонов, попадающих на фотокатод в результате замены линзы, увеличивается. А значит, увеличивается и ток насыщения.

Тип 24 № 5558

В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили другую того же диаметра, но с большим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

По первому закону Столетова фототок насыщения зависит от интенсивности падающего света, то есть от количества фотонов, падающих на фотокатод в единицу времени. При использовании линзы такого же диаметра, но с большим фокусным расстоянием, телесный угол, под которым из источника видно линзу, уменьшается. Фотоны летят от источника во все стороны равномерно, поэтому результирующий поток фотонов, попадающих на фотокатод в результате замены линзы, уменьшается. А значит, уменьшается и ток насыщения.

Тип 18 № 3641

В опыте по изучению фотоэффекта одну из пластин плоского конденсатора облучают светом с энергией фотона 6 эВ. Напряжение между пластинами изменяют с помощью реостата, силу фототока в цепи измеряют амперметром. На графике приведена зависимость фототока I от напряжения U между пластинами. Какова работа выхода электрона с поверхности металла, из которого сделаны пластины конденсатора? (Ответ дать в электрон-вольтах.)

Из графика видно, что фототок пропадает, если подать на пластины конденсатора обратное напряжение в 4 В. Это так называемое запирающее напряжение, когда все вылетающие фотоэлектроны, не успев долететь до противоположной пластины, возвращаются назад под действием электрического поля пластин. Согласно уравнению фотоэффекта Эйнштейна, энергия фотонов связана с работой выхода и запирающим напряжением соотношением: Следовательно, работа выхода для пластины конденсатора равна:

Тип 19 № 25037

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй — пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменяются модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

3) не изменяется

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта E = Aвых + Ek, причем энергия фотона равна E = hυ, , а максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов В опытах металл не менялся, следовательно, работа выхода оставалась неизменной. Светофильтры пропускают свет только одной длины волны. Частота красного света меньше частоты зеленого света. Поэтому фотоны красного света имеют меньшую энергию, а, значит, задерживающее напряжение и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при освещении красным светом меньше, чем при освещении зеленым светом. Таким образом, при замене красного светофильтра на зеленый, задерживающее напряжение и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивались.

Задания Д21 № 3158

Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Тип 19 № 11563

В первом опыте по изучению фотоэффекта металлическую пластинку освещают белым светом через синий светофильтр (пропускает только синий цвет), а во втором — через зеленый (пропускает только зеленый цвет). Как изменяются следующие величины при переходе от первого опыта ко второму?

3. не изменилась

Частота падающего на пластинку светаРабота выхода электронов из металла

Из формулы можно сделать вывод, что частота падающего на пластинку света уменьшилась, а работа выхода электронов из металла не изменилась.

Тип 26 № 9163

Чему равна длина волны красной границы фотоэффекта для цезия? Работа выхода для цезия Aвых = 0,29 · 10 –18 Дж. Ответ дайте в нанометрах и округлите до целого числа. (Постоянную Планка примите равной )

Из формулы для работы выхода найдём длину волны красной границы фотоэффекта:

Задания Д21 № 19738

Установите соответствие между физическими опытами и физическими явлениями, которые наблюдаются в этих опытах. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) При освещении ярким светом металлической пластины конденсатора из неё вылетают электроны — это можно зарегистрировать, включив конденсатор в электрическую цепь.

1) давление света

2) преломление света

4) интерференция света

А. При освещении светом металлической пластины наблюдается явление фотоэффекта.

Б. Крыльчатка вращается в результате давления, которое оказывает свет.

Тип 19 № 26039

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался синий светофильтр, а во второй — жёлтый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение.

Как изменяются длина световой волны и напряжение запирания?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения.

3) не изменилась

Длина световой волныЗапирающее напряжение

Использование светофильтра позволяет вырезать из спектра определенный участок длин волн. Смена синего светофильтра на жёлтый приводит к увеличению длины световой волны (так как длина волны синего излучения меньше чем жёлтого).

При фотоэффекте энергия падающего излучения расходуется на работу выхода электрона (которая постоянна для вещества из которого выбиваются электроны) и остаток переходит в кинетическую энергию электрона: Энергия падающего излучения уменьшается при увеличении длины волны, следовательно, кинетическая энергия фотоэлектронов также уменьшается

Запирающее напряжение — это напряжение, при котором прекращается фототок. Оно прямо пропорционально кинетической энергии фотоэлектронов, и, значит, тоже будет уменьшаться.

Тип 18 № 2309

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой При этом задерживающая разность потенциалов равна U. Частота света увеличилась на Каково изменение задерживающей разности потенциалов? (Ответ выразите в вольтах, округлив до сотых.) Заряд электрона принять равным 1,6·10 −19 Кл, а постоянную Планка — 6,6·10 −34 Дж·с.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для начальной частоты света и для измененной частоты Вычтя из второго равенства первое, получим соотношение:

Тип 18 № 2314

Фотоэффект наблюдают, освещая поверхность металла светом с частотой При этом задерживающая разность потенциалов равна U. После изменения частоты света задерживающая разность потенциалов увеличилась на Каково изменение частоты падающего света? (Ответ дайте в 10 14 Гц, округлив до десятых.) Заряд электрона принять равным 1,6·10 −19 Кл, а постоянную Планка — 6,6·10 −34 Дж·с.

Тип 24 № 7933

В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается жёлтым светом, в результате чего в цепи возникает ток (рисунок 1). Зависимость показаний амперметра I от напряжения U между анодом и катодом приведена на рисунке 2. Используя законы фотоэффекта и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость I(U), если освещать катод зелёным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной.

1. При изменении света с жёлтого на зелёный его длина волны уменьшится, частота увеличится (νз > νж).

2. Работа выхода электронов из материала не зависит от частоты падающего света, поэтому в соответствии с уравнением Эйнштейна для фотоэффекта: hυ = Aвых + Emax — увеличится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов Emax. Так как то увеличится и модуль запирающего напряжения Uз.

3. Мощность поглощённого света связана с частотой волны ν соотношением P = NφEφ = Nφhν, где Nφ — число фотонов, падающих на катод за 1 с, Eφ= hν — энергия одного фотона (соотношение Планка). Так как мощность света не изменилась, а энергия фотонов Eφ увеличилась, то уменьшится число фотонов, падающих на катод за 1 с.

4. Сила тока насыщения Iнас определяется числом выбитых светом за 1 с электронов Ne, которое пропорционально числу падающих на катод за 1 с фотонов, поэтому сила тока насыщения уменьшится.

Ответ: точка отрыва графика от горизонтальной оси U сдвинется влево, горизонтальная асимптота графика Iнас сдвинется вниз.

Урок 22. Фотоэффект

Продолжите предложение, выбрав правильный вариант ответа.

явление облучения вещества светом

явление вырывания электронов из вещества под действием света

явление распространения фотонов

Фотоэффект

Заполните пропуски в тексте.

Величина фототока насыщения интенсивности света, падающего на катод.

Формулы физических величин

Установите соответствие между физической величиной и формулой.

Кинетическая энергия фотоэлектрона

Красная граница фотоэффекта

Энергия кванта света

Соедините попарно фигуры так, чтобы одна из пар была ответом задачи.

Работа выхода электрона из цинка равна 5,98 $\cdot 10^$Дж. Какова минимальная частота света, при котором будет происходить фотоэффект для цинка?

Законы фотоэффекта

Выделите мышкой 4 слова, которые относятся к теме урока.

1. Учёный, создавший теорию фотоэффекта.

2. Раздел физики, изучающий явление фотоэффекта, называется «_________ физика».

3. Название максимального значения силы тока при фотоэффекте – «ток _________».

4. Металл, из которого была изготовлена пластина в опыте Столетова А.Г.

Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты ответа из выпадающего меню.

Работа выхода электронов из ртути равна 4,53 эВ. При частоте излучения ·$10^$Гц запирающее напряжение окажется равным 3 В. Эта частота соответствует длине волны ·$10^$ м.

Учёные

Найдите 3 слова, которые являются фамилиями учёных, внёсших вклад в развитие теории фотоэффекта.

Частота падающего света

Соедините попарно геометрические фигуры так, чтобы ответить на вопрос задачи.

Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны $\lambda$ = 440 нм. Что произойдет с частотой падающего света при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны $\lambda$ = 660 нм, если интенсивность не изменится? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях.

Соедините попарно геометрические фигуры так, чтобы каждая пара была ответом на вопросы задачи.

Путь фотоэлектрона

Заполните пропуск в тексте, выбрав правильный вариант ответа из выпадающего меню.

Вспомните уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, формулу связи изменения кинетической энергии частицы с работой силы со стороны электрического поля.

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода), помещённой в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряженностью $E = 5\cdot 10^4$ В/м, при этом он приобрёл скорость $v = 3 \cdot 10^6$ м/с. Релятивистские эффекты не учитывать. Электрон в этом электрическом поле пролетел путь $s \approx$ $\cdot 10^$ м.

Читайте также: