Задание 22 ЕГЭ по физике · B387DC
Работа выхода электрона
Монохроматический свет частотой 6,2⋅ 10 14 Гц падает на поверхность фотокатода с работой выхода A. Электроны, вылетевшие горизонтально в северном направлении, попадают в электрическое и магнитное поля. Электрическое поле направлено горизонтально на запад, а магнитное − вертикально вверх. Какой должна быть работа выхода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена на восток? Напряжённость электрического поля 3 · 102 В/м, индукция магнитного поля 10 – 3 Тл.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Для электрона электрическая сила направлена противоположно электрическому полю, то есть на восток. При заданных направлениях скорости и магнитного поля магнитная сила для отрицательного заряда направлена на запад.
Fэ=eE,Fм=evB
Чтобы результирующая сила была направлена на восток, электрическая сила должна быть больше магнитной.
eE>evB,v<EB
Предельная скорость, при которой силы равны, равна:
v0=EB=3⋅10210−3=3⋅105 м/с
Для самых быстрых фотоэлектронов применяем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Для направления результирующей силы на восток их кинетическая энергия должна быть меньше предельной:
hν−A<mv022
Отсюда получаем условие на работу выхода:
A>hν−m2EB2
Подставим значения h=6,63⋅10−34 Дж⋅с, m=9,1⋅10−31 кг и e=1,6⋅10−19 Кл:
A>6,63⋅10−34⋅6,2⋅1014−9,1⋅10−313⋅10522≈3,70⋅10−19 Дж
Переведём результат в электрон-вольты:
A>3,70⋅10−191,6⋅10−19≈2,3 эВ
Fэ=eE,Fм=evB
Чтобы результирующая сила была направлена на восток, электрическая сила должна быть больше магнитной.
eE>evB,v<EB
Предельная скорость, при которой силы равны, равна:
v0=EB=3⋅10210−3=3⋅105 м/с
Для самых быстрых фотоэлектронов применяем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Для направления результирующей силы на восток их кинетическая энергия должна быть меньше предельной:
hν−A<mv022
Отсюда получаем условие на работу выхода:
A>hν−m2EB2
Подставим значения h=6,63⋅10−34 Дж⋅с, m=9,1⋅10−31 кг и e=1,6⋅10−19 Кл:
A>6,63⋅10−34⋅6,2⋅1014−9,1⋅10−313⋅10522≈3,70⋅10−19 Дж
Переведём результат в электрон-вольты:
A>3,70⋅10−191,6⋅10−19≈2,3 эВ
Пример ответа
Работа выхода должна удовлетворять условию A>3,7·10−19 Дж≈2,3 эВ.
Источник: Открытый банк ФИПИ B387DC
Похожие задания
22Тело движется прямолинейно с постоянным ускорением из состояния покоя. На некотором участке пути за 2 с…Время до участка движения · 08300622Фототок с литиевого фотокатода, освещаемого монохроматическим излучением с длиной волны l0, прекращается при…Определение длины волны фотокатода · 0B795422Груз массой m = 2,0 кг и объёмом V = 10^( – 3) м^(3), подвешенный на тонкой нити, целиком погружён в жидкость…Плотность жидкости по силе Архимеда · 16C3B922Автомобиль массой 1700 кг двигался по дороге. Его положение на дороге изменялось согласно графику зависимости…Максимальная кинетическая энергия автомобиля · 17257D22Однородный цилиндр объёмом 4·10^(–4) м^(3) подвешен на нити и наполовину погружён в воду. Какова плотность…Плотность цилиндра в воде · 1F1FD622Нить, удерживающая лёгкую пружину в сжатом состоянии, внезапно оборвалась (см. рисунок). На сколько…Расчётная задача: механика · 24CD61
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.