Задание 27. ЕГЭ-2016 - Задание 27: все задания

Ответом к заданию по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь (записывайте её через запятую, вот так: 2,5)

Версия для печати

1. Задание#T14181

Какой максимальный заряд может быть накоплен на конденсаторе емкостью

Ф, одна из обкладок которого облучается светом с длиной волны

мкм?

Работа выхода электронов

Дж, постоянная Планка

Дж

с, заряд электрона −

Кл, скорость света в вакууме

м/с.

Ответ запишите в пикокулонах (пКл).

Показать разбор и ответ

Если облучать обкладку конденсатора светом, то с ее поверхности будут вырываться электроны. Поэтому обкладка будет заряжаться положительно, следовательно, ее электрическое поле будет притягивать следующие вылетающие с пластинки электроны. Поэтому настанет момент, когда вылетевший с поверхности металла электрон не сможет удалиться от обкладки. В этот момент работа созданного на обкладке электрического поля будет равна изменению кинетической энергии электрона.

Запишем уравнение Эйнтшейна для фотоэффекта в этот момент времени:

Заряд конденсатора:

Воспользуемся формулой связи частоты падающего фотона и длины волны:

где

— скорость света.

С учетом этого заряд конденсатора:

пКл.

Ответ: 45

Это задание решали 358 раз. С ним справились 6% пользователей.

2. Задание#T13462

Красная граница фотоэффекта для металлической пластинки равна

нм.

Определите задерживающую разность потенциалов (в вольтах) для излучения с длиной волны

нм, которым освещают эту пластинку.

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение фотоэффекта для красной границы фотоэффекта:

где – работа выхода электронов с поверхности металла.

Воспользуемся формулой связи длины волны и частоты света, которым освещается металлическая пластина:

Во втором случае пластину облучают светом с меньшей длиной волны, поэтому частота света будет больше, чем в первом случае. Значит, энергии фотона хватит не только на то, чтобы электрон покинул поверхность металла, а чтобы еще и сообщить ему кинетическую энергию. Поэтому для облучения пластины светом с меньшей длиной волны:

где – кинетическая энергия электрона, вышедшего из металлической пластины.

Чтобы его остановить, создают задерживающее поле, работа которого равна изменению кинетической энергии электрона:

Подставим и в :

В.

Ответ: 5

Это задание решали 114 раз. С ним справились 23% пользователей.

3. Задание#T13435

При увеличении частоты падающего на металл света в три раза задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличивается в четыре раза. Частота света, первоначально падающего на металлическую пластину, равна

Гц.

Определите длину волны света, соответствующую красной границе фотоэффекта для этого металла.

Ответ запишите в нанометрах (нм).

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для его красной границы:

Т.е. для определения длины волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, нужно знать работу выхода электронов из данного металла.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в двух случаях:

Вычтем из :

Поделим на :

в :

нм.

Ответ: 500

Это задание решали 123 раза. С ним справились 20% пользователей.

4. Задание#T13412

Свет падает нормально на зеркальную поверхность, от которой отражается половина светового потока.

Определите, во сколько раз уменьшится давление света на эту поверхность, если ее покрыть сажей, полностью поглощающей свет.

Показать разбор и ответ

Давление, созданное светом на поверхность, можно определить по формуле, полученной Максвеллом и экспериментально подтвержденной Лебедевым:

где — коэффициент отражения поверхности,

— средняя плотность энергии световой волны.

По условию зеркальная поверхность отражает половину светового потока, поэтому

В этом случае давление света на эту поверхность:

Если поверхность покрыть слоем сажи, она будет полностью поглощать свет, поэтому

Давление света на такую поверхность:

Сравнивая формулы и

видим, что давление уменьшилось в

раза.

Ответ: 1,5

Это задание решали 48 раз. С ним справились 15% пользователей.

5. Задание#T13389

Определите, до какого потенциала может зарядиться изолированный шарик, изготовленный из лития, вследствие облучения его светом с длиной волны

нм.

Постоянная Планка равна

эВ

с, скорость света составляет

м/с, работа выхода электронов из лития равна

эВ.

Ответ запишите в вольтах.

Показать разбор и ответ

Так как шарик из лития облучают светом, происходит явление фотоэффекта. Электроны покидают поверхность шарика, вследствие чего он заряжается положительно. Поэтому каждому следующему электрону все тяжелее преодолевать притяжение электрического поля шарика, следовательно при некотором его потенциале ни один электрон не сможет покинуть поверхность шарика.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Электрическое поле положительно заряженного шарика совершает работу по торможению электронов, поэтому:

Воспользуемся формулой связи длины волны ее частотой и подставим формулу в :

Подставим в полученную формулу потенциала шарика приведенные в условии числовые значения, проверим размерность и выполним вычисления:

В.

Ответ: 0,36

Это задание решали 52 раза. С ним справились 35% пользователей.

6. Задание#T13366

Монохроматический свет падает на поверхности двух разных металлов. Для первого из них работа выхода электронов равна

эВ, а для второго —

эВ.

Определите максимальную скорость фотоэлектронов, которые вылетают из второго металла, если для первого эта скорость равняется

км/с. Считайте, что масса электрона равна

кг, эВ

Дж.

Ответ запишите в километрах за секунду.

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для каждого случая:

По условию поверхность металлов освещают светом одинаковой частоты, поэтому левые части записанных формул равные. Следовательно, можно приравнять их правые части:

Ответ: 600

Это задание решали 51 раз. С ним справились 24% пользователей.

7. Задание#T13344

Работа выхода электронов из металла составляет эВ. Когда на поверхность металла падает свет с длиной волны задерживающая разница потенциалов равна В.

Вычислите задерживающую разницу потенциалов после того, как длину волны увеличили в раза.

Ответ запишите в вольтах.

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Так как электроны, вылетающие из металла при фотоэффекте, обладают определенной кинетической энергией, чтобы их остановить, электрическое поле должно выполнить работу.

Поэтому

где - задерживающее (запирающее) напряжение.

Воспользуемся связью между длиной волны и частотой света:

Подставим формулы и в :

Запишем эту формулу для случаев, когда металл освещают светом с длиной волны и :

Сравнив формулы и

видим, что их левые части отличаются в раза. Поэтому левую и правую части формулы поделим на :

Приравняем правые части формул

и :

В.

Ответ: 0,5

Это задание взято из Яндекс.ЕГЭ

Это задание решали 94 раза. С ним справились 13% пользователей.

8. Задание#T13300

На сколько изменится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, если освещение фотоэлемента светом с длиной волны

нм заменить освещением светом с длиной волны

нм?

Постоянная Планка равна

Дж

с, заряд электрона

Кл, скорость света в вакууме

м/с.

Ответ запишите в эВ.

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в первом и во втором случае:

Воспользуемся формулой связи частоты света и длины волны:

Перепишем формулы и с учетом формулы :

Подставляем числовые значения и переводим получившийся ответ в эВ:

Дж

эВ

эВ.

Ответ: 8,25

Это задание решали 57 раз. С ним справились 18% пользователей.

9. Задание#T13257

Плоскую алюминиевую пластинку освещают ультрафиолетовыми лучами с длиной волны

нм.

На какое максимальное расстояние от поверхности пластины может удалиться выбитый с ее поверхности электрон, если вне пластины создано перпендикулярное ей задерживающее однородное электрическое поле напряженностью В/см?

Красная граница фотоэффекта для алюминия

Гц. Постоянная Планка равна

Дж

с, заряд электрона

Кл, скорость света в вакууме

м/с.

Ответ запишите в сантиметрах (см), округлив значение до десятых.

Показать разбор и ответ

При освещении алюминиевой пластинки ультрафиолетом происходит явление фотоэффекта. Записав уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, найдем кинетическую энергию, которую получает электрон, выбитый светом с поверхности пластинки:

Воспользуемся формулой связи длины волны и частоты света:

Подставив в

получим:

Электрическая сила, действующая на электрон со стороны задерживающего электрического поля, совершает работу, которая идет на изменение кинетической энергии электрона от максимального значения (в момент вылета электрона) до нуля (в момент его остановки):

Так как напряженность – это силовая характеристика электростатического поля, то:

в :

Величина работы выхода для алюминия нам неизвестна, поэтому воспользуемся известной красной границей фотоэффекта:

Подставив эту формулу в последнюю, получим:

Дж

см.

Ответ: 1,2

Это задание решали 96 раз. С ним справились 8% пользователей.

10. Задание#T13255

Катод фотоэлемента освещают монохроматическим светом некоторой частоты. При потенциале В на аноде ток в цепи прекращается. При изменении длины волны в полтора раза для прекращения тока на анод необходимо было подать отрицательный потенциал В.

Определите работу выхода электрона из материала электрода.

Ответ запишите в эВ.

Показать разбор и ответ

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта для первого случая:

Так как между катодом и анодом создано тормозящее электрическое поле, оно выполняет работу по остановке вылетевшего с поверхности катода электрона. Поэтому:

Подставим в :

Во втором случае длина волны фотона, вызывающего фотоэффект, изменяется в полтора раза. Выясним, становится она больше или меньше. По условию разность потенциалов между катодом и анодом должна быть больше, поэтому электрическое поле выполнит большую работу по торможению электрона. Следовательно, выбитый электрон будет обладать большей кинетической энергией. Так как работа выхода электронов с поверхности катода для данного вещества не изменяется, то это возможно тогда, когда энергия фотона увеличилась. Так как энергия фотона пропорциональна частоте, то частота фотона должна была увеличиться. Частота и длина волны – обратные величины, следовательно, длина волны стала в полтора раза меньше.

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта во втором случае: