Номер 1143, страница 151 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

50. Фотоэлектрический эффект. Фотон. Давление света. Глава XVI. Световые кванты. Действия света. Квантовая физика - номер 1143, страница 151.

Условие.

1143. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при запирающем напряжении 0,8 В?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Дано:

Запирающее напряжение $U_з = 0,8 \text{ В}$
Заряд электрона (элементарный заряд) $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$
Масса электрона $m_e \approx 9,1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}$

Данные уже представлены в системе СИ.

Найти:

Максимальная скорость фотоэлектронов $v_{max}$ — ?

Решение:

Фототок прекращается, когда задерживающее электрическое поле совершает работу, равную максимальной кинетической энергии вылетающих фотоэлектронов. Работа электрического поля по торможению электрона равна $A = eU_з$.

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется по формуле:

$E_{k,max} = \frac{m_e v_{max}^2}{2}$

Приравнивая работу поля и кинетическую энергию, получаем уравнение:

$eU_з = \frac{m_e v_{max}^2}{2}$

Выразим из этого уравнения максимальную скорость $v_{max}$:

$v_{max}^2 = \frac{2eU_з}{m_e}$

$v_{max} = \sqrt{\frac{2eU_з}{m_e}}$

Подставим числовые значения в формулу:

$v_{max} = \sqrt{\frac{2 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} \cdot 0,8 \text{ В}}{9,1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}}} = \sqrt{\frac{2,56 \cdot 10^{-19}}{9,1 \cdot 10^{-31}}} \text{ м/с} \approx \sqrt{0,281 \cdot 10^{12}} \text{ м/с} \approx \sqrt{28,1 \cdot 10^{10}} \text{ м/с}$

$v_{max} \approx 5,3 \cdot 10^5 \text{ м/с} = 530 \text{ км/с}$

Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов составляет приблизительно $5,3 \cdot 10^5 \text{ м/с}$ (или 530 км/с).