Задание 21 ЕГЭ по физике · F4B3A9
Отклонение электронов в полях
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 6,4·1014 Гц, индукция магнитного поля 10 – 3 Тл.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется уравнением Эйнштейна для фотоэффекта.
Kmax=hν−Aвых
Вычислим максимальную кинетическую энергию, используя значение постоянной Планка в электрон-вольтах.
Kmax=4,14⋅10−15⋅6,4⋅1014−2,39≈0,260 эВ
Переведём энергию в джоули и найдём скорость самых быстрых электронов.
vmax==≈3,0⋅105 м/с
При движении электрона вдоль +OX в магнитном поле, направленном вдоль +OZ, магнитная сила направлена вдоль +OY. Электрическое поле на рисунке направлено вдоль +OY, поэтому сила, действующая на отрицательный электрон, направлена вдоль −OY.
FB=evB,FE=eE
Чтобы результирующая сила была направлена вдоль положительной оси OY, магнитная сила должна быть больше электрической.
evmaxB>eE⇒E<vmaxB
Подставим найденную скорость и магнитную индукцию.
E<3,0⋅105⋅10−3≈3,0⋅102 В/м
Kmax=hν−Aвых
Вычислим максимальную кинетическую энергию, используя значение постоянной Планка в электрон-вольтах.
Kmax=4,14⋅10−15⋅6,4⋅1014−2,39≈0,260 эВ
Переведём энергию в джоули и найдём скорость самых быстрых электронов.
vmax==≈3,0⋅105 м/с
При движении электрона вдоль +OX в магнитном поле, направленном вдоль +OZ, магнитная сила направлена вдоль +OY. Электрическое поле на рисунке направлено вдоль +OY, поэтому сила, действующая на отрицательный электрон, направлена вдоль −OY.
FB=evB,FE=eE
Чтобы результирующая сила была направлена вдоль положительной оси OY, магнитная сила должна быть больше электрической.
evmaxB>eE⇒E<vmaxB
Подставим найденную скорость и магнитную индукцию.
E<3,0⋅105⋅10−3≈3,0⋅102 В/м
Пример ответа
При направлении электрического поля, показанном на рисунке, напряжённость должна удовлетворять условию E<3,0·102 В/м; при E=3,0·102 В/м отклонения не будет.
Источник: Открытый банк ФИПИ F4B3A9
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
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.