Вариант 4, страница 32 - 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
Самостоятельная работа № 2. Красная граница фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Кванты света. Фотоэффект. Квантовая физика - страница 32.
Вариант 4 (с. 32)
Условие. Вариант 4 (с. 32)
скриншот условия

Вариант 4
1. Медную пластинку (для меди работа выхода $A_{\text{В}} = 4,47 \text{ эВ}$) облучают монохроматическим светом с длиной волны $400 \text{ нм}$. Наблюдается ли при этом фотоэффект?
2. Шар покрыт металлом, работа выхода для которого составляет $4,47 \text{ эВ}$. Шар облучают излучением с длиной волны $2 \cdot 10^{-7} \text{ м}$. Определите максимальный потенциал, до которого зарядится шар.
Решение. Вариант 4 (с. 32)
1.
Дано:
Работа выхода для меди $A_в = 4,47$ эВ
Длина волны света $\lambda = 400$ нм
Постоянная Планка $h \approx 6,63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с
Скорость света в вакууме $c = 3 \cdot 10^8$ м/с
Элементарный заряд $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Перевод в систему СИ:
$A_в = 4,47 \text{ эВ} = 4,47 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} \approx 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
$\lambda = 400 \text{ нм} = 400 \cdot 10^{-9} \text{ м} = 4 \cdot 10^{-7} \text{ м}$
Найти:
Наблюдается ли фотоэффект?
Решение:
Фотоэффект наблюдается, если энергия падающих фотонов $E_ф$ не меньше работы выхода электронов $A_в$ из металла. Это условие известно как "красная граница" фотоэффекта.
Условие для возникновения фотоэффекта: $E_ф \ge A_в$
Энергию фотона можно рассчитать по формуле: $E_ф = \frac{hc}{\lambda}$
Рассчитаем энергию фотонов для данной длины волны: $E_ф = \frac{6,63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}{4 \cdot 10^{-7} \text{ м}} \approx 4,97 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
Теперь сравним полученную энергию фотона с работой выхода для меди: $E_ф \approx 4,97 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
$A_в \approx 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
Поскольку $4,97 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} < 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$, то есть $E_ф < A_в$, энергия фотонов недостаточна для того, чтобы вырвать электроны с поверхности медной пластинки.
Ответ: фотоэффект при данных условиях наблюдаться не будет.
2.
Дано:
Работа выхода для металла $A_в = 4,47$ эВ
Длина волны излучения $\lambda = 2 \cdot 10^{-7}$ м
Постоянная Планка $h \approx 6,63 \cdot 10^{-34}$ Дж·с
Скорость света в вакууме $c = 3 \cdot 10^8$ м/с
Элементарный заряд $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Перевод в систему СИ:
$A_в = 4,47 \text{ эВ} = 4,47 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} \approx 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
Длина волны $\lambda$ уже дана в СИ.
Найти:
Максимальный потенциал шара $U_{max}$.
Решение:
При облучении шара светом происходит фотоэффект, и с его поверхности вылетают электроны. Шар теряет отрицательный заряд и заряжается положительно. Возникающее электрическое поле препятствует вылету последующих электронов. Максимальный положительный потенциал $U_{max}$ шар приобретет, когда кинетической энергии самых быстрых фотоэлектронов $E_{к,max}$ будет недостаточно, чтобы преодолеть задерживающее поле. В этот момент работа электрического поля по удержанию электрона станет равной его максимальной кинетической энергии:
$E_{к,max} = eU_{max}$
Максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов можно найти из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: $E_ф = A_в + E_{к,max}$
где $E_ф$ — энергия падающих фотонов, которая вычисляется по формуле: $E_ф = \frac{hc}{\lambda}$
Сначала рассчитаем энергию фотонов: $E_ф = \frac{6,63 \cdot 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}{2 \cdot 10^{-7} \text{ м}} \approx 9,945 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
Поскольку $E_ф > A_в$ ($9,945 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} > 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$), фотоэффект будет происходить.
Из уравнения Эйнштейна выразим максимальную кинетическую энергию: $E_{к,max} = E_ф - A_в = 9,945 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} - 7,152 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 2,793 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$
Теперь можем найти максимальный потенциал шара: $U_{max} = \frac{E_{к,max}}{e} = \frac{2,793 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} \approx 1,75 \text{ В}$
Ответ: максимальный потенциал, до которого зарядится шар, составляет примерно 1,75 В.
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 4 расположенного на странице 32 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 4 (с. 32), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.