17 Фотоэффект (Отсутствует в данном номере в ЕГЭ 2026) - Каталог заданий по ЕГЭ

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 21#65227Максимум баллов за задание: 3

Электромагнитное излучение с длиной волны $− 7 6,6⋅10$ м используется для нагревания воды. На сколько градусов нагреется 50 г воды за 3,5 мин, если источник излучает $1020$ фотонов за 1 с? Считать, что излучение полностью поглощается водой, а теплопотерь в окружающую среду нет.

Показать ответ и решение

Энергия одного фотона равна:

hc E0 =-λ

Тогда энергия всех фотонов, которую поглотит вода за время $t$ равна:

Et =NtE0 = Nt hc λ

При этом на нагревание воды уходит количество теплоты, равное:

Q = cmΔT,

где $c$ – удельная теплоёмкость воды, $m$ – масса воды.

Приравняв два последних уравнения, получим:

hc Nthc- Nt λ = cmΔT ⇒ Δt= λcm

Подставим числа из условия

1020⋅210⋅6,6-⋅10−34⋅3-⋅108 ∘ m = 6,6⋅10−7⋅4200⋅0,05 = 30 C

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:	3
I) записаны положения теории и физические законы,
закономерности, применение которых необходимо для решения
задачи выбранным способом (в данном случае: формула энергии фотонов, формула количества теплоты для нагрева воды);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант,
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и
расчёты, приводящие к правильному числовому ответу
(допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,	2
физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования, но имеется один или несколько из следующих
недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном
объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,
неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены
в скобки, рамку и т.п.).
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях
допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не
доведены до конца.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих	1
случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо для решения
задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,
направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая
для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),
но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи
(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена
ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 22#81789Максимум баллов за задание: 3

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?

Показать ответ и решение

Согласно закону фотоэффекта, кинетическая энергия фотоэлектронов,

mv2 Ek = hν − A; Ek =--2-, p = mv.

Следовательно $√----- ∘ ---------- p= 2mEk = 2m(hν − A ).$ Отсюда

∘---------------------------- p = 2 ⋅9,1⋅10−31((5− 4,7)⋅1,6 ⋅10−19 ≈ 3⋅10−25 кг⋅м/ с

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:	3
I) записаны положения теории и физические законы,
закономерности, применение которых необходимо для решения
задачи выбранным способом (в данном случае: уравнение Эйнштейна и формулы расчета кинетической энергии и импульса электрона);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант,
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и
расчёты, приводящие к правильному числовому ответу
(допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,	2
физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования, но имеется один или несколько из следующих
недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном
объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,
неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены
в скобки, рамку и т.п.).
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях
допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не
доведены до конца.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих	1
случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо для решения
задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,
направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая
для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),
но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи
(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена
ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 23#94158Максимум баллов за задание: 3

В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой $14 ν = 5,2⋅10 Гц$ 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 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

1. По определению сила тока $q I = t,$ где $q$ - заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время $t.$
2. Когда ток в цепи достигает насыщения, все фотоэлектроны, выбитые из катода, достигают анода. Тогда за время $t$ через поперечное сечение проводника проходит заряд

q =Neet,

где $e$ - модуль заряда электрона, $Ne$ - количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с.
Так как $Ne = -1N Ф, 30$ то $Imax = 1-NФe. 30$
3. Так как энергия фотона $EФ = h$ , то мощность света

W- P = t = Nфhν.

4. Объединяя мощность света и количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с, получим:

30I hν P = N фhν =--maex--

По графику найдем максимальную силу тока:

Imax = 2 м А

Найдем мощность:

30I hν 30⋅2⋅10−3⋅6,6⋅10−34⋅5⋅1014 P = --maex---= ---------1,6⋅10−19-------- ≈ 0,13 Вт

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 24#94244Максимум баллов за задание: 3

В опыте по изучению фотоэффекта свет длиной волны $λ = 500 нм$ 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 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

1. По определению сила тока $q I = t,$ где $q$ - заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время $t.$
2. Когда ток в цепи достигает насыщения, все фотоэлектроны, выбитые из катода, достигают анода. Тогда за время $t$ через поперечное сечение проводника проходит заряд

q =Neet,

где $e$ - модуль заряда электрона, $Ne$ - количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с.
Так как $Ne = -1N Ф, 30$ то $Imax = 1-NФe. 30$
3. Так как энергия фотона $EФ = h$ , то мощность света

W- hc P = t =N ф λ .

4. Объединяя мощность света и количество фотоэлектронов, выбитых из катода за 1 с, получим:

hc 30I hc P = N фλ = --maλx---

По графику найдем максимальную силу тока:

Imax = 2 м А

Найдем мощность:

hc 30Imaxλ- 30-⋅2⋅10−3⋅6,6-⋅10−34⋅3⋅108- P = e = 1,6⋅10−19⋅500 ⋅10−9 ≈0,15 В т

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 25#94404Максимум баллов за задание: 3

На плоскую серебряную пластинку ( $Aвых = 4,7 эВ$ ) падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,2 мкм. На какое максимальное расстояние от поверхности пластинки может удалиться фотоэлектрон, если задерживающее однородное электрическое поле, перпендикулярное пластинке, имеет напряжённость 1 В/см?

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетевших из пластинки, $Emax$ определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

hc λ-= Aвых+ Emax

Максимальное удаление от пластинки $d$ для электрона с зарядом $e$ в однородном электрическом поле $E$ можно найти из закона сохранения энергии:

E = eEd max

Сопоставим два уравнения и выразим $d$ :

hc 6,6-⋅10−34⋅3⋅108− 4,7⋅1,6⋅10−19 d= -λ-−-Aвых= ----0,2⋅10−6----------------- = 0,015 м eE 1,6 ⋅10−19⋅102

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 26#94481Максимум баллов за задание: 3

На плоскую алюминиевую пластинку ( $A вых = 4,2 эВ$ ) падает ультрафиолетовое излучение, вызывающее фотоэффект. В задерживающем однородном электрическом поле напряжённостью 75 В/м, перпендикулярном пластинке, фотоэлектрон может удалиться от поверхности пластинки на максимальное расстояние 1 см. Определите длину волны ультрафиолетового излучения.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетевших из пластинки, $Emax$ определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

hc λ-= Aвых+ Emax

Максимальное удаление от пластинки $d$ для электрона с зарядом $e$ в однородном электрическом поле $E$ можно найти из закона сохранения энергии:

E = eEd max

Сопоставим два уравнения и выразим $λ$ :

λ = ---hc-----= --------6,6-⋅10−34⋅3⋅108--------= 2,5⋅10−7 м Aвых+ eEd 1,6 ⋅10−19⋅75⋅0,01+ 4,2 ⋅1,6 ⋅10−19

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 27#94803Максимум баллов за задание: 3

На плоскую металлическую пластинку падает электромагнитное излучение длиной волны 150 нм. Фотоэлектроны удаляются от поверхности пластинки на расстояние не более 4 см в задерживающем однородном электрическом поле, перпендикулярном пластинке. Напряжённость поля 120 В/м. Определите работу выхода электрона с поверхности этого металла.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна

E =A вых +Ek,

где $E$ – энергия фотона, $Ek$ – кинетическая энергия фотоэлектронов.
Энергия фотона равна

c E = hλ-,

где $λ$ – длина волны.
Фотоэлектроны будут останавливаться, если

Ek = eU,

где $e$ – заряд электрона, $U$ – задерживающая разность потенциалов.
При этом разность потенциалов равна:

U = Ed,

где $E$ – напряженность.
Значит

hc= Aвых+ eEd ⇒ Aвых = hc − eEd. λ λ

Подставим числа из условия

A = 6,6⋅10−34-⋅3-⋅108-− 1,6⋅10−19⋅120⋅0,04 ≈ 5,52⋅10−19 Д ж вых 150⋅10−9

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 28#95323Максимум баллов за задание: 3

На плоскую алюминиевую пластинку падает электромагнитное излучение. Фотоэлектроны удаляются от поверхности пластинки на расстояние не более 2 см в задерживающем однородном электрическом поле, перпендикулярном пластинке. Напряжённость поля 120 В/м . Работа выхода электрона с поверхности цинка 4,2 эВ. Какова длина волны падающего излучения?

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Запишем уравнение Эйнштейна

E =A вых +Ek,

где $E$ – энергия фотона, $Ek$ – кинетическая энергия фотоэлектронов.
Энергия фотона равна

c E = hλ-,

где $λ$ – длина волны.
Фотоэлектроны будут останавливаться, если

Ek = eU,

где $e$ – заряд электрона, $U$ – задерживающая разность потенциалов.
При этом разность потенциалов равна:

U = Ed,

где $E$ – напряженность.
Значит

hc = Aвых+ eEd⇒ λ= ----hc---- λ A вых+ eEd

Подставим числа из условия

--------6,6⋅10−34⋅3⋅108-------- −7 A вых = 4,2 ⋅1,6 ⋅10−19+ 1,6⋅10−19 ⋅120⋅0,02 = 1,875⋅10 м

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 29#96687Максимум баллов за задание: 3

Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси Ох под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света $ν,$ чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси Оу? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряжённость электрического поля $3 ⋅102 В/м,$ индукция магнитного поля $10−3 Тл.$ Оси Ох, Оу и Oz взаимно перпендикулярны.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Модуль силы, действующей на электрон со стороны электрического поля E, не зависит от скорости:

F = q⋅E

а модуль силы Лоренца прямо пропорционален скорости электрона:

Fл =qvB

Для того чтобы электроны отклонялись в сторону, противоположную оси OY, должно быть

F > Fл

q ⋅E > qvB

То есть должно соблюдаться условие:

E > vB

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта определяет максимальную скорость фотоэлектрона:

mv2 hν = A вых+--2-

Выразим частоту:

2 Aвых+ mv-- ν = ----h--2--

Подставим скорость из неравенства и получим:

2 ν < 1⋅(mE-2 + Aвых) h 2B

1 1,6 ⋅10−19⋅(3⋅102)2 ν < 6,6⋅10−34 ⋅(----10−6-------+ 2,39⋅1,6⋅10−19)

ν < 6,4 ⋅1014 Гц

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:	3
I) записаны положения теории и физические законы,
закономерности, применение которых необходимо для решения
задачи выбранным способом (в данном случае: формулы для сил, действующих на электрон со стороны электрического магнитного полей; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант,
указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии
задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и
расчёты, приводящие к правильному числовому ответу
(допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,	2
физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования, но имеется один или несколько из следующих
недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном
объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,
неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены
в скобки, рамку и т.п.).
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях
допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не
доведены до конца.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих	1
случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо для решения
задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,
направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая
для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),
но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи
(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена
ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3