Тема №17 Квантовая физика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)

01 Фотоэффект

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!

Подтемы раздела №17 квантовая физика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)

Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#13680

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны $λ$ и частоты света $ν$ . 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

Демоверсия 2018

Показать ответ и решение

А) График представляет собой часть гиперболы, следовательно, это энергия падающих фотонов от длины волны:

hc E = λ-

т.к. длина волны находится в знаменателе.
Б) Рассмотрим уравнение Энштейна:

hν = A + Ek

если $hν < A$ , то кинетическая энергия равна 0, а если $hν >A$ , то кинетическая энергия больше 0, следовательно под Б номер 1

Ответ: 31

Бандлы и наборы

Комбо-тарифы сразу по нескольким предметам

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#13681

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 $x1$ , а на графике Б – 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.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА x
1) длина волны
2) массовое число
3) заряд ядра
4) частота

Демоверсия 2020

Показать ответ и решение

А) График представляет собой часть гиперболы, следовательно, это энергия падающих фотонов от длины волны:

hc E = λ-

т.к. длина волны находится в знаменателе.
Б) Рассмотрим уравнение Энштейна:

hν = A + Ek

если $hν < A$ , то кинетическая энергия равна 0, а если $hν >A$ , то кинетическая энергия больше 0, следовательно под Б номер 4

Ответ: 14

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#13682

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.

|---------------------|---------------| |Запирающее напряж ение|Скорость фотона| | | | |---------------------|---------------| ---------------------------------------

Досрочная волна 2019

Показать ответ и решение

От интенсивности не зависит ни скорость, ни запирающее напряжение:

mv2 hν =A + eU =A + -2--

Ответ: 33

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#13683

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?

|-----------------|-------------------| |Частота падаю щего | Работа выхода | |на пластинку света|электронов из металла |-----------------|-------------------| ---------------------------------------

Досрочная волна 2019

Показать ответ и решение

Частота зеленого света меньше, чем частота синего цвета (можно запомнить, что в последовательности цветов радуги частота увеличивается.)
Работа выхода металла не зависит от падающего на него света.

Ответ: 23

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#13684

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.

|-------------------------|-------------------------| |Число вы летающ их в единицу|М аксимальная кинетическая| |--времени ф-отоэлектронов--|--энергия-фотоэлектронов---| | | | ----------------------------------------------------

Показать ответ и решение

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 Эйнштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ Ek,

так как частота $ν$ остается постоянной, то и максимальная кинетическая энергия $Ek$ тоже постоянна

Ответ: 13

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#13686

При освещении металлической пластины светом длиной волны $λ$ 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.

|---------------------------------------------|-------------------------------| |----------ФИ-ЗИЧЕ-СКИ-Е В-ЕЛИ-ЧИН-Ы----------|--------ИХ-ИЗ-МЕН-ЕНИ-Я--------| | А ) частота световой волны | 1) остается неизменной | | Б) энергия фотона | 2) увеличивается в 2 раза | | | | | В) работа вы хода | 3) уменьшается в 2 раза | |Г) максимальная кинетическая энергия фотоэлектрон| 4) увеличи&#x04 ------------------------------------------------5) увеличивается менее чем-в 2-раза

Показать ответ и решение

При уменьшении длины волны частота света увеличивается

c ν = λ-

A) 2
Энергия фотона:

E =hν = hc λ

Б) 2
Работа выхода – это характеристика материала
В) 1
Уравнение Энштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ Ek

Г) 4
Уравнение Энштейна (фотоэффект):

hν = A вых +Ek ⇒ Ek = hν − Aвых

Ответ: 2214

Курсы

Всё необходимое для достижения цели

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#13706

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только фиолетовый свет, а во второй — пропускающий только желтый свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение.

Как изменяются длина световой волны и запирающее напряжение при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

|-------------------|---------------------| |Длина световой волны|Запирающее напряж ение | |-------------------|---------------------| -------------------------------------------

Основная волна 2020

Показать ответ и решение

Длина волны фиолетового цвета меньше, чем длина волны желтого цвета (можно запомнить, что в последовательности цветов радуги длина волны уменьшается.)
Запишем уравнение Эйнштейна:

Eф =A вых +E кин

Энергию фотона найдем по формуле $Eф = hc λ$

Так как длина волны увеличилась, то энергия фотона уменьшится, значит, уменьшится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, она связана с запирающим напряжением через формулу $Eкин = qUзап$ , так как кинетическая энергия уменьшилась, то и запирающее напряжение уменьшится.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#13715

Монохроматический свет с энергией фотонов $Eф$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Напряжение, при котором фототок прекращается, равно $Uзап$ . Как изменятся модуль запирающего напряжения $Uзап$ и длина волны $λкр$ , соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов $Eф$ увеличится?
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.

|-----------------------------|-----------------------------| |М одуль запираю щего напряжения «Красная граница» фотоэфф ек&#x0 | | | -------------------------------------------------------------

Показать ответ и решение

Уравнение Эйнштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ Ek

Красная граница фотоэффекта:

hνкр = Aвых

Запирающее напряжение:

eUзап = Ek =hν − Aвых

Запирающее напряжение зависит от энергии фотона, поэтому при увеличении энергии модуль запирающего напряжения увеличивается.
Красная граница фотоэффекта определяется работой выхода и не зависит от энергии фотонов, поэтому «Красная граница» фотоэффекта не изменится

Ответ: 13

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#13716

Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие две величины: работа выхода электрона из металла и максимальная возможная скорость фотоэлектрона?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1)увеличится;
2)уменьшится;
3)не изменится.

|-------------------|--------------------| | Работа выхода |М аксимальная скорость |электрона из м-еталла----фотоэлектрона----| ------------------------------------------

Показать ответ и решение

Работа выхода электрона из металла зависит только от свойств металла и никак не изменяется при увеличении энергии фотона в этом опыте.
Согласно уравнению фотоэффекта Эйнштейна:

Eфот = Aвых+ Eкин

Следовательно, при увеличении энергии фотона максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается. Раз увеличивается максимальная кинетическая энергия, увеличивается и максимальная скорость фотоэлектронов.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#14347

На рисунке изображена зависимость максимальной кинетической энергии $E э$ электрона, вылетающего с поверхности металлической пластинки, от энергии $Eф$ падающего на пластинку фотона.

Пусть на поверхность этой пластинки падает свет, энергия фотона которого равна 3 эВ.

Установите соответствие между физическими величинами, указанными в таблице, и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

|---------Ф-ИЗИ-ЧЕСК-ИЕ-ВЕЛ-ИЧИ-НЫ----------|ЗН-АЧЕ-НИЕ,-эВ--| |-------------------------------------------|---------------| | А ) работа выхода электронов с поверхности | 1)8 | | металла пластинки | 2)5 | |Б) кинетическая энергия электрона, вылетающ его с 3)2 | | поверхности пластинки | 4)0 | ------------------------------------------------------------

Показать ответ и решение

Рассмотрим уравнение Эйнштейна:

E ф = A + Eэ,

где $A$ – работы выхода из металла. Если $Eф <A$ , то кинетическая энергия равна 0, а если $E ф > A$ , то кинетическая энергия больше 0, при этом при $Eф = A$ кинетическая энергия равна нулю, значит, из графика находим, где кинетическая энергия начинает возрастать и это и будет работа выхода. По графику это 5 эВ. Так как $Eф =3$ эВ, что меньше работы выхода, то кинетическая энергия электрона равна нулю

Ответ: 24

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#17851

В первом опыте фотокатод освещают светом с длиной волны $λ1$ , а во втором опыте - светом с частотой $ν2 > ν1$ . В обоих случаях наблюдается фотоэффект. Как во втором опыте по сравнению с первым изменяются максимальная кинетическая энергия вылетающих из фотокатода электронов и работы выхода материала фотокатода?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

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

|-------------------------|-----------------------| | Максимальная кинетическая| Работа выхода материала| | энергия ф отоэлектронов | ф отокатода | |-------------------------|-----------------------| --------------------------------------------------|

Показать ответ и решение

При переходе от первого опыта ко второму, частота увеличилась, при этом энергия падающих фотонов $hc Eф = hν = λ$ тоже увеличилась. Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Eф = Aвых+ E

hν = A вых +E

Так как энергия падающих фотонов увеличилась, то увеличится и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, так как работа выхода не изменится, поскольку является постоянной величиной для одного материала.
А — 1
Б — 3

Ответ: 13

Интенсивы

Глубокий разбор тем, требующих дополнительного внимания

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#26310

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.

|-------------------------------|-------------------------------| |Число ф отоэлектронов, вы летающ их|Максимальная кинетическа&#x044 | в единицу врем ени | ф отоэлектронов | |-------------------------------|-------------------------------| -----------------------------------------------------------------

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Интенсивность лазерного излучения – количество фотонов, прошедших через единицу площади за единицу времени. Значит, при увеличении интенсивности число фотонов увеличится и увеличится число фотоэлектронов.
Запишем уравнение Эйнштейна:

E = A +E кин,

где $E$ – энергия фотона, $A$ – работ выхода, $E кин$ – кинетическая энергия фотоэлектронов.
Энергия фотонов равна:

E = hc, λ

где $c$ – скорость света, $λ$ – длина волны. То есть не зависит от интенсивности.
Работа выхода зависит только от металла, следовательно, от интенсивности не зависит максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Ответ: 13

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#34595

Монохроматический свет с энергией фотонов $Eф$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Напряжение, при котором фототок прекращается, равно $Uзап$ . Как изменятся модуль запирающего напряжения $Uзап$ и длина волны $λкр$ , соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов $Eф$ уменьшится?
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.

|-----------------------------|-----------------------------| |М одуль запираю щего напряжения «Красная граница» фотоэфф ек&#x0 | | | -------------------------------------------------------------

Демоверсия, 2022

Показать ответ и решение

Уравнение Энштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ Ek

Красная граница фотоэффекта:

hνкр = Aвых

Запирающее напряжение:

eUзап = Ek =hν − Aвых

Запирающее напряжение зависит от энергии фотона, поэтому при уменьшении энергии модуль запирающего напряжения уменьшится.
Красная граница фотоэффекта определяется работой выхода и не зависит от энергии фотонов, поэтому «Красная граница» фотоэффекта не изменится

Ответ: 23

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#34616

|-----------------------------|-----------------------------| |М одуль запираю щего напряжения «Красная граница» фотоэфф ек&#x0 | | | -------------------------------------------------------------

Демоверсия 2022

Показать ответ и решение

Уравнение Энштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ Ek

Красная граница фотоэффекта:

hνкр = Aвых

Запирающее напряжение:

eUзап = Ek =hν − Aвых

Запирающее напряжение зависит от энергии фотона, поэтому при увеличении энергии модуль запирающего напряжения увеличится.
Красная граница фотоэффекта определяется работой выхода и не зависит от энергии фотонов, поэтому «Красная граница» фотоэффекта не изменится

Ответ: 13

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#39738

Монохроматический свет с длиной волны $λ$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. После изменения энергии падающих фотонов модуль запирающего напряжения $Uзап$ увеличился. Как изменились при этом длина волны $λ$ падающего света и работа выхода фотоэлектронов с поверхности металла?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1)увеличится;
2)уменьшится;
3)не изменится.

|-----------------------|--------------| |Д лина волны λ падающ его Работа выхода | |---------света---------|ф-отоэлектронов-| | | | ---------------------------------------

Показать ответ и решение

Уравнение Эйнштейна (фотоэффект):

c hλ-= Aвых+ eUзап,

работа выхода $A вых$ постоянна.
Так как $U зап$ увеличивается, то $λ$ уменьшается.

Ответ: 23

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#55069

Монохроматический свет с длиной волны $λ$ падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При изменении энергии падающих фотонов уменьшается модуль запирающего напряжения $Uзап$ , при этом фотоэффект не прекращается.

Как изменяются при этом частота падающего на поверхность металла света и длина волны $λкр$ , соответствующая "красной границе"фотоэффекта?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1)увеличится;
2)уменьшится;
3)не изменится.

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

|---------------------|----------------------| | Частота падающего | Длина волны λкр | |на поверхность металла|соответствующ ая "красной| | света | границе"фотоэф фекта | |---------------------|----------------------| ----------------------------------------------

Показать ответ и решение

Уравнение Эйнштейна (фотоэффект):

hν = Aвых+ eUзап,

работа выхода $A вых$ постоянна, значит, постоянна и длина волны $λкр$ , соответствующая "красной границе"фотоэффекта.
Так как $U зап$ уменьшается, то частота падающего света $ν$ также уменьшается.

Ответ: 23

Бандлы и наборы

Комбо-тарифы сразу по нескольким предметам

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#55072

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только фиолетовый свет, а во второй – пропускающий только красный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта.

Как изменились длина волны света, падающего на фотоэлемент, и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

|-----------------------|-------------------------| | Д лина волны света, |М аксимальная кинетическая | |падающего на фотоэлемент| энергия фотоэлектронов | |-----------------------|-------------------------| --------------------------------------------------|

Показать ответ и решение

Без светофильтра на фотоэлемент падает свет, который имеет широкий спектр частот. За счёт светофильтра выделяется определенная частота. Значит на фотоэлемент будет падать именно тот цвет(частота), который имеет светофильтр.
Длина волны красного цвета больше, чем длина волны фиолетового цвета (можно запомнить, что в последовательности цветов радуги длина волны уменьшается.)
Запишем уравнение Эйнштейна:

E ф = Aвых+ Eкин,

Энергию фотона найдем по формуле $Eф = hc λ$

Так как длина волны увеличилась, то энергия фотона уменьшилась, значит, уменьшилась максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#55078

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только зелёный свет, а во второй – только синий свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменяются частота световой волны и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

|-----------------------|------------------------| | Частота световой волны, |М аксимальная кинетическая| |падающ ей на фотоэлемент| энергия фотоэлектронов | |-----------------------|------------------------| --------------------------------------------------

Показать ответ и решение

Изменение частоты световой волны можно найти из фразы «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан», в которой соответствующие цвета расположены в порядке возрастания частот. То есть синий цвет (буква С во фразе) будет иметь большую частоту, чем зеленый (буква З во фразе), то есть частота возрастает от опыта к опыту.

Запишем уравнение Эйнштейна:

Eф =A вых +E кин

Энергию фотона найдем по формуле $Eф = hν,$ так как частота световой волны $ν$ увеличивается, работа выхода $Aвых$ постоянна, то максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается.

Ответ: 11

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#64439

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент поочерёдно освещался через разные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только оранжевый свет, а во второй – пропускающий только синий. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменились длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, и модуль запирающего напряжения при переходе от первой серии опытов ко второй?

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

|-----Длина волны,-----|Модуль запирающ-его| | | | |соответствующ ая красной| напряж ения | |-границе ф-отоэфф-екта--|------------------| -------------------------------------------

Показать ответ и решение

Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта постоянна для металла.

Длина волны синего цвета меньше, чем длина волны оранжевого цвета (можно запомнить, что в последовательности цветов радуги длина волны уменьшается.)

Запишем уравнение Эйнштейна:

Eф =A вых +E кин

Энергию фотона найдем по формуле $hc Eф = λ$ .

Так как длина волны уменьшилась, то энергия фотона увеличилась, значит, увеличилась максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, которая связана с запирающим напряжением через формулу $Eкин = qUзап$ , так как кинетическая энергия увеличилась, то и запирающее напряжение увеличилось.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#64748

На металлическую пластинку (катод) установки для исследования фотоэффекта направили пучок света от лазера, вызвав фотоэффект. Интенсивность лазерного излучения плавно уменьшают, не меняя его длины волны. Как изменятся в результате этого модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется