Номер 2, страница 278 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Авторы: Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М.
Тип: Учебник
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2019 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: синий
ISBN: 978-5-09-087659-9
Допущено Министерством просвещения Российской Федерации
Популярные ГДЗ в 11 классе
Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 73. Примеры решения задач по теме «Световые кванты. Фотоэффект». Глава 10. Световые кванты - номер 2, страница 278.
№2 (с. 278)
Условие. №2 (с. 278)
скриншот условия

2. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем с напряжённостью $E = 5 \cdot 10^4$ В/м. Какой должна быть длина пути электрона $s$ в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости, составляющей $10 \%$ от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывайте.
Решение. №2 (с. 278)

Решение 2. №2 (с. 278)
Дано:
Напряжённость электрического поля $E = 5 \cdot 10^4$ В/м
Конечная скорость электрона $v = 0.1 \cdot c$
Начальная скорость электрона $v_0 = 0$ м/с
Справочные данные:
Масса электрона $m_e \approx 9.11 \cdot 10^{-31}$ кг
Элементарный заряд $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Скорость света в вакууме $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с
Найти:
Длина пути электрона $s$.
Решение:
В условии сказано, что фотон имеет длину волны, соответствующую красной границе фотоэффекта. Это означает, что энергия падающего фотона равна работе выхода электрона из металла ($E_{фотона} = A_{вых}$). Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, кинетическая энергия выбитого электрона в этом случае равна нулю.
$h\nu = A_{вых} + K_e$
Поскольку $h\nu = A_{вых}$, то кинетическая энергия $K_e = 0$. Следовательно, начальная скорость электрона $v_0 = 0$.
Электрон, покинув катод, разгоняется однородным электрическим полем. Работа $A$, совершаемая электрическим полем над электроном, идет на увеличение его кинетической энергии. По теореме о кинетической энергии:
$A = \Delta K = K - K_0$
Работа электрического поля вычисляется как $A = qEd$, где $q$ - заряд частицы, $E$ - напряженность поля, $d$ - пройденный путь. В нашем случае $q=e$ (модуль заряда электрона) и $d=s$.
$A = eEs$
Начальная кинетическая энергия $K_0 = 0$. Конечная кинетическая энергия $K$ (релятивистские эффекты не учитываем) находится по формуле:
$K = \frac{m_e v^2}{2}$
Приравниваем работу поля и изменение кинетической энергии:
$eEs = \frac{m_e v^2}{2}$
Из этого уравнения выражаем искомую длину пути $s$:
$s = \frac{m_e v^2}{2eE}$
Вычислим конечную скорость электрона $v$:
$v = 0.1 \cdot c = 0.1 \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с} = 3 \cdot 10^7$ м/с.
Теперь подставим все известные значения в формулу для $s$:
$s = \frac{(9.11 \cdot 10^{-31} \text{ кг}) \cdot (3 \cdot 10^7 \text{ м/с})^2}{2 \cdot (1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}) \cdot (5 \cdot 10^4 \text{ В/м})}$
$s = \frac{9.11 \cdot 10^{-31} \cdot 9 \cdot 10^{14}}{2 \cdot 1.6 \cdot 5 \cdot 10^{-15}} \text{ м}$
$s = \frac{81.99 \cdot 10^{-17}}{16 \cdot 10^{-15}} \text{ м}$
$s \approx 5.12 \cdot 10^{-2}$ м.
Переводя в сантиметры, получаем $s \approx 5.12$ см.
Ответ: $s \approx 0.051$ м (или 5.1 см).
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 номер 2 расположенного на странице 278 к учебнику серии классический курс 2019 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 №2 (с. 278), авторов: Мякишев (Генадий Яковлевич), Буховцев (Борис Борисович), Чаругин (Виктор Максимович), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.