Вариант 1, страница 38 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Контрольная работа. Световые кванты. Атомная и ядерная физика. Физика атомного ядра. Квантовая физика - страница 38.
Вариант 1 (с. 38)
Условие. Вариант 1 (с. 38)
скриншот условия

Контрольная работа
Световые кванты. Атомная и ядерная физика
Вариант 1
1. На поверхность некоторого металла падает излучение, энергия фотонов которого составляет $10^{-18}$ Дж. Определите, что это за металл, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,75 эВ.
2. Сколько фотонов за 1 с попадает на сетчатку глаза, если мощность источника света $2 \cdot 10^{-17}$ Вт? Длину волны излучаемого света примите равной 0,5 мкм.
3. Как изменяется атомная масса и номер элемента при $\alpha$-распаде?
4. Период полураспада цезия $^{\text{137}}_{\text{55}}\text{Cs}$ составляет 27 лет. Какая масса из 16 кг этого вещества останется через 135 лет?
Решение. Вариант 1 (с. 38)
1. На поверхность некоторого металла падает излучение, энергия фотонов которого составляет $10^{-18}$ Дж. Определите, что это за металл, если максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,75 эВ.
Дано:
$E_{ф} = 10^{-18}$ Дж
$E_{к} = 1,75$ эВ
Перевод в СИ:
$E_{к} = 1,75 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 2,8 \cdot 10^{-19}$ Дж
Найти:
Металл - ?
Решение:
Воспользуемся уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:
$E_{ф} = A_{вых} + E_{к}$
где $E_{ф}$ - энергия падающего фотона, $A_{вых}$ - работа выхода электрона из металла, $E_{к}$ - максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.
Выразим работу выхода:
$A_{вых} = E_{ф} - E_{к}$
Подставим числовые значения в джоулях:
$A_{вых} = 10^{-18} \text{ Дж} - 2,8 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 10 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} - 2,8 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 7,2 \cdot 10^{-19}$ Дж
Для определения металла удобнее перевести работу выхода в электрон-вольты (эВ), разделив значение в джоулях на заряд электрона $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл:
$A_{вых} \text{(эВ)} = \frac{7,2 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж/эВ}} = 4,5$ эВ
Сравнивая полученное значение с табличными данными работ выхода для различных металлов, находим, что работа выхода для меди составляет примерно 4,5 эВ, для золота - 4,58 эВ. Следовательно, наиболее вероятным металлом является медь.
Ответ: Металл, скорее всего, медь, так как его работа выхода составляет около 4,5 эВ.
2. Сколько фотонов за 1 с попадает на сетчатку глаза, если мощность источника света $2 \cdot 10^{-17}$ Вт? Длину волны излучаемого света примите равной 0,5 мкм.
Дано:
$t = 1$ с
$P = 2 \cdot 10^{-17}$ Вт
$\lambda = 0,5$ мкм
Перевод в СИ:
$\lambda = 0,5 \cdot 10^{-6} \text{ м} = 5 \cdot 10^{-7}$ м
Постоянные:
$h \approx 6,63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с (постоянная Планка)
$c = 3 \cdot 10^8$ м/с (скорость света в вакууме)
Найти:
$N$ - ?
Решение:
Общая энергия излучения, попадающего на сетчатку за время $t$, равна:
$E_{общ} = P \cdot t$
Энергия одного фотона определяется формулой Планка:
$E_{ф} = h \cdot \nu = h \frac{c}{\lambda}$
Чтобы найти общее число фотонов $N$, нужно общую энергию разделить на энергию одного фотона:
$N = \frac{E_{общ}}{E_{ф}} = \frac{P \cdot t}{h \frac{c}{\lambda}} = \frac{P \cdot t \cdot \lambda}{h \cdot c}$
Подставим числовые значения:
$N = \frac{2 \cdot 10^{-17} \text{ Вт} \cdot 1 \text{ с} \cdot 5 \cdot 10^{-7} \text{ м}}{6,63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}} = \frac{10 \cdot 10^{-24}}{19,89 \cdot 10^{-26}} = \frac{10}{19,89} \cdot 10^2 \approx 0,5027 \cdot 10^2 \approx 50$
Ответ: На сетчатку глаза за 1 с попадает примерно 50 фотонов.
3. Как изменяется атомная масса и номер элемента при α-распаде?
Решение:
α-распад - это вид радиоактивного распада ядра, при котором испускается α-частица (ядро атома гелия $^4_2\text{He}$). α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов.
В общем виде реакцию α-распада можно записать так:
$^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + ^4_2\text{He}$
где $X$ - исходный элемент, $Y$ - новый элемент, $A$ - массовое число (атомная масса), $Z$ - зарядовое число (номер элемента).
Из уравнения видно, что:
1. Массовое число (атомная масса) нового элемента уменьшается на 4 ($A \rightarrow A-4$).
2. Зарядовое число (номер элемента) уменьшается на 2 ($Z \rightarrow Z-2$). Это означает, что новый элемент смещается на две клетки к началу периодической таблицы Менделеева.
Ответ: При α-распаде атомная масса (массовое число) элемента уменьшается на 4, а номер элемента (зарядовое число) уменьшается на 2.
4. Период полураспада цезия $^{137}_{55}\text{Cs}$ составляет 27 лет. Какая масса из 16 кг этого вещества останется через 135 лет?
Дано:
$T_{1/2} = 27$ лет
$m_0 = 16$ кг
$t = 135$ лет
Найти:
$m$ - ?
Решение:
Для решения задачи используем закон радиоактивного распада:
$m = m_0 \cdot 2^{-\frac{t}{T_{1/2}}}$
где $m$ - масса вещества, оставшаяся через время $t$, $m_0$ - начальная масса вещества, $T_{1/2}$ - период полураспада.
Сначала определим, сколько периодов полураспада прошло за 135 лет:
$n = \frac{t}{T_{1/2}} = \frac{135 \text{ лет}}{27 \text{ лет}} = 5$
Прошло 5 периодов полураспада. Теперь можем рассчитать оставшуюся массу:
$m = m_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^n = 16 \text{ кг} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^5 = 16 \cdot \frac{1}{32} = \frac{16}{32} = 0,5$ кг
Ответ: Через 135 лет останется 0,5 кг цезия-137.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения Вариант 1 расположенного на странице 38 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 1 (с. 38), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.