Решение задач по теме "Квантовая физика"

ФОРМУЛЫ И ЗАКОНЫ

6. Закон радиоактивного распада

или ,

где –число (масса) нераспавшихся ядер в момент времени t,

– начальное число (первоначальная масса) не распавшихся ядер,

– число распавшихся ядер,

- доля нераспавшихся ядер (в процентах),

- доля распавшихся ядер.

Задача 1.

На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны и частоты света .

Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВИД ЗАВИСИМОСТИ :

  1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света;

  2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света;

  3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света;

  4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света.

А

Б

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задача 2.

Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится;

2) уменьшится;

3) не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Работа выхода

электрона из металла

Максимальная

Максимальная

скорость фотоэлектрона

кинетическая энергия

3. Слой оксида кальция облучается светом и испускает электроны. На рисунке показан график изменения максимальной энергии фотоэлектронов в зависимости от частоты падающего света. Какова работа выхода фотоэлектронов из оксида кальция?

1. Способ (графический)

2. Способ (расчетный)

=

Задача 4.

На рисунке изображена упрощённая диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Установите соответствие между процессами поглощения света наибольшей длины волны и испускания света наибольшей длины волны и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕСС

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД

А) поглощение света наибольшей длины волны

1) 1

Б) излучение света наибольшей длины волны

2) 2

3) 3

4) 4

А

Б

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задача 5.

В опыте по изучению фотоэффекта одну из пластин плоского конденсатора облучают светом с энергией фотона 6 эВ. Напряжение между пластинами

изменяют с помощью реостата, силу

фототока в цепи измеряют амперметром.

На графике приведена зависимость

фототока от напряжения  между

пластинами. Работа выхода электрона

с поверхности металла, из которого сделаны пластины конденсатора, равна

Дано:

=6 – 4 = 2(эВ)

Задача 6.

Какая доля от большого количества радиоактивных ядер остаётся нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

t=2T

Задача 8.

Из ядер платиныпри -распаде с

полураспада 20 часов образуются стабильные ядра

золота.

В момент начала наблюдения в образце содержится 8·10 20 ядер платины. Через какую из точек, кроме начала координат, пройдёт график зависимости числа ядер золота от времени (см. рисунок)?

Ответ: 2.

Задача 8 .

Свет мощностью 0,5 кВт с длиной волны 20 нм падает перпендикулярно к поверхности площадью 100 см 2 .

Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см 2  этой поверхности?

Е Ф  = ( h  • c) / λ

Задача 9 .

На пластинку, которая отражает 70 % и поглощает 30 % падающего света, каждую секунду перпендикулярно падают 3 • 10 20 одинаковых фотонов, которые оказывают на пластинку действие силой 0,675 мкН.

Определите длину волны падающего света.

Задача 10 .

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С  = 8000 пФ.

При длительном освещении катода светом c частотой ν  = 10 15  Гц фототок, возникший вначале, прекращается.

Работа выхода электронов из кальция А  = 4,42•10 -19  Дж.

Какой заряд  q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

Задача 12.

Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси  OX  с катода фотоэлемента под действием света, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть напряжённость электрического поля  Е , чтобы самые быстрые электроны отклонялись в положительном направлении оси  OY ?

Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ,

частота света 6,4·10 14  Гц,

индукция магнитного поля Тл.

или

Ответ:

Задача 12.

На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой.

Экспериментально установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых при переходах между этими уровнями, равна λ 0  = 250 нм.

Какова величина λ 13 , если λ 32  = 545 нм, λ 24  = 400 нм?

Задача 13.

Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода

4,42•10 -19  Дж), освещается светом с длиной волны 300 нм.

Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 8,3•10 -4  Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля.

Каков максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны.

e

Задача 15.

Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой Е n   =  – 13,6 эВ/ n 2 , где   n   =   1,   2,   3,  …  .

При переходе из состояния Е 2 в состояние Е 1 атом испускает фотон.

Поток таких фотонов падает на поверхность фотокатода.

Запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, U зап   =   7,4   В.

Какова работа выхода А вых фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

≈ 2,8 эВ

Задача 16.

Покоящийся атом излучает фотон с энергией

16,32·Дж в результате перехода электрона из возбуждённого состояния в основное. Атом в результате отдачи начинает двигаться поступательно в противоположном направлении с кинетической энергией 8,81·Дж.

Найдите массу атома. Скорость атома считать малой по сравнению со скоростью света.

;

Ответ:

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

2. Вы­чис­ли­те массу ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния ядер урана, на­кап­ли­ва­ю­щих­ся в ядер­ном ре­ак­то­ре теп­ло­вой мощ­но­стью 3∙  за сутки, при­ни­мая вы­де­ле­ние энер­гии при де­ле­нии ядра урана 235 рав­ным 200 МэВ.

ЛИТЕРАТУРА и интернет-ресурсы

1. Образовательный портал

СДАМ ГИА : РЕШУ ЕГЭ https :// phys-ege.sdamgia.ru/prob_catalog

2. Открытый банк заданий ЕГЭ

http :// ege.fipi.ru/os11/xmodules/qprint/index.php?proj=BA1F39653304A5B041B656915DC36B38

3 . ЕГЭ 2022 Физика . Типовые экзаменационные варианты.

Под редакцией М.Ю. Демидовой

4. ЕГЭ 2022. Физика. 32 варианта типовых экзаменационных заданий. Лукашева Е.В. , Чистякова Н.И.

Спасибо

за внимание!