Задание 25 ЕГЭ по физике · 3CE1A2
Отклонение электронов в полях
Монохроматический свет частотой 6,2⋅ 10 14 Гц падает на поверхность фотокатода с работой выхода 2,39 эВ. Электроны, вылетевшие с поверхности фотокатода горизонтально в северном направлении, попадают в электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено горизонтально на запад, а магнитное − вертикально вверх (см. рисунок). Индукция магнитного поля равна 10 – 3 Тл. При каких значениях напряжённости электрического поля самые быстрые электроны в момент попадания в область полей отклонялись бы на восток?
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Найдём энергию фотона в электрон-вольтах:
Eγ=hν=4,14⋅10−15⋅6,2⋅1014≈2,57 эВ
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода:
Kmax=Eγ−Aвых=2,57−2,39=0,18 эВ
Переведём кинетическую энергию в джоули и определим скорость самых быстрых электронов:
Kmax=0,18⋅1,6⋅10−19 Дж,vmax=≈2,5⋅105 м/с
Для электрона электрическая сила направлена противоположно электрическому полю, то есть на восток. По правилу левой руки магнитная сила направлена на запад. Чтобы результирующая сила была направлена на восток, электрическая сила должна быть больше магнитной:
eE>evmaxB
После сокращения заряда электрона получаем условие для напряжённости электрического поля:
E>vmaxB≈2,5⋅105⋅10−3=2,5⋅102 В/м
Eγ=hν=4,14⋅10−15⋅6,2⋅1014≈2,57 эВ
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода:
Kmax=Eγ−Aвых=2,57−2,39=0,18 эВ
Переведём кинетическую энергию в джоули и определим скорость самых быстрых электронов:
Kmax=0,18⋅1,6⋅10−19 Дж,vmax=≈2,5⋅105 м/с
Для электрона электрическая сила направлена противоположно электрическому полю, то есть на восток. По правилу левой руки магнитная сила направлена на запад. Чтобы результирующая сила была направлена на восток, электрическая сила должна быть больше магнитной:
eE>evmaxB
После сокращения заряда электрона получаем условие для напряжённости электрического поля:
E>vmaxB≈2,5⋅105⋅10−3=2,5⋅102 В/м
Пример ответа
Самые быстрые электроны отклоняются на восток при E > 2,5 · 102 В/м, то есть при E > 250 В/м.
Источник: Открытый банк ФИПИ 3CE1A2
Похожие задания
25Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10^( – 7) м используется для нагревания воды. Какую массу…Нагревание воды фотонами · 002D3A25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.