Примеры решения заданий ЕГЭ

За­да­ние 27 № 2036. Гра­фик на ри­сун­ке пред­став­ля­ет за­ви­си­мость мак­си­маль­ной энер­гии фо­то­элек­тро­нов от ча­сто­ты па­да­ю­щих на катод фо­то­нов. Опре­де­ли­те по гра­фи­ку энер­гию фо­то­на с ча­сто­той . Ответ при­ве­ди­те в эВ.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но урав­не­нию фо­то­эф­фек­та, энер­гия по­гло­щен­но­го фо­то­на идет на ра­бо­ту вы­хо­да и на со­об­ще­ние элек­тро­ну ки­не­ти­че­ской энер­гии: . Таким об­ра­зом, про­дол­жая эту за­ви­си­мость в об­ласть ча­стот , при ко­то­рых не про­ис­хо­дит фо­то­эф­фек­та, по­лу­ча­ем что при . Сле­до­ва­тель­но, при ча­сто­те энер­гия па­да­ю­щих фо­то­нов равна

.

Ответ: 3,5 эВ.

За­да­ние 27 № 2321. В не­ко­то­рых опы­тах по изу­че­нию фо­то­эф­фек­та фо­то­элек­тро­ны тор­мо­зят­ся элек­три­че­ским полем. На­пря­же­ние, при ко­то­ром поле оста­нав­ли­ва­ет и воз­вра­ща­ет назад все фо­то­элек­тро­ны, на­зва­ли за­дер­жи­ва­ю­щим на­пря­же­ни­ем.

В таб­ли­це пред­став­ле­ны ре­зуль­та­ты од­но­го из пер­вых таких опы­тов при осве­ще­нии одной и той же пла­сти­ны, в ходе ко­то­ро­го было по­лу­че­но зна­че­ние .

Чему равно опу­щен­ное в таб­ли­це пер­вое зна­че­ние за­дер­жи­ва­ю­ще­го по­тен­ци­а­ла? Ответ вы­ра­зи­те в воль­тах и округ­ли­те с точ­но­стью до де­ся­тых.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но тео­рии фо­то­эф­фек­та, энер­гия по­гло­щен­но­го фо­то­на идет на ра­бо­ту вы­хо­да и на со­об­ще­ние элек­тро­ну ки­не­ти­че­ской энер­гии. Элек­три­че­ское поле со­вер­ша­ет от­ри­ца­тель­ную ра­бо­ту, тор­мо­зя элек­тро­ны. Таким об­ра­зом, для пер­вой ча­сто­ты света и пер­во­го за­дер­жи­ва­ю­ще­го на­пря­же­ния имеем , а для вто­рой ча­сто­ты и вто­ро­го на­пря­же­ния: . Решая эту си­сте­му, при­ни­мая во вни­ма­ние по­лу­чен­ное в ходе экс­пе­ри­мен­та зна­че­ние по­сто­ян­ной План­ка, по­лу­ча­ем вы­ра­же­ние для пер­во­го зна­че­ния за­дер­жи­ва­ю­ще­го по­тен­ци­а­ла

.

Ответ: 0,4 В.

За­да­ние 27 № 3294. Один из спо­со­бов из­ме­ре­ния по­сто­ян­ной План­ка ос­но­ван на опре­де­ле­нии мак­си­маль­ной ки­не­ти­че­ской энер­гии фо­то­элек­тро­нов с по­мо­щью из­ме­ре­ния за­дер­жи­ва­ю­ще­го на­пря­же­ния. В таб­ли­це пред­став­ле­ны ре­зуль­та­ты од­но­го из пер­вых таких опы­тов.

По ре­зуль­та­там дан­но­го экс­пе­ри­мен­та опре­де­ли­те по­сто­ян­ную План­ка с точ­но­стью до пер­во­го знака после за­пя­той. В от­ве­те при­ве­ди­те зна­че­ние, умно­жен­ное на 10^34.

Ре­ше­ние.

За­пи­шем урав­не­ние Эйн­штей­на для фо­то­эф­фек­та для обоих зна­че­ний за­дер­жи­ва­ю­ще­го на­пря­же­ния: , Вычтя из вто­ро­го ра­вен­ства пер­вое, по­лу­чим со­от­но­ше­ние, из ко­то­ро­го уже легко оце­нить по­сто­ян­ную План­ка:

.

Таким об­ра­зом, ответ: 5,7.

Ответ: 5,7.

За­да­ние 27 № 3427. В не­ко­то­рых опы­тах по изу­че­нию фо­то­эф­фек­та фо­то­элек­тро­ны тор­мо­зят­ся элек­три­че­ским полем. На­пря­же­ние, при ко­то­ром поле оста­нав­ли­ва­ет и воз­вра­ща­ет назад все фо­то­элек­тро­ны, на­зва­ли за­дер­жи­ва­ю­щим на­пря­же­ни­ем.

В таб­ли­це пред­став­ле­ны ре­зуль­та­ты од­но­го из пер­вых таких опы­тов при осве­ще­нии одной и той же пла­сти­ны.

По ре­зуль­та­там дан­но­го экс­пе­ри­мен­та опре­де­ли­те по­сто­ян­ную План­ка с точ­но­стью до пер­во­го знака после за­пя­той. В от­ве­те при­ве­ди­те зна­че­ние, умно­жен­ное на 10^34.

Ре­ше­ние.

За­пи­шем урав­не­ние Эйн­штей­на для фо­то­эф­фек­та для обоих зна­че­ний за­дер­жи­ва­ю­ще­го на­пря­же­ния: , Вычтя из вто­ро­го ра­вен­ства пер­вое, по­лу­чим со­от­но­ше­ние, из ко­то­ро­го уже легко оце­нить по­сто­ян­ную План­ка:

Таким об­ра­зом, ответ 5,3.

Ответ: 5,3.

За­да­ние 27 № 3428. Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та ис­сле­ду­е­мо­го ме­тал­ла со­от­вет­ству­ет длине волны нм. При осве­ще­нии этого ме­тал­ла све­том дли­ной волны мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия вы­би­тых из него фо­то­элек­тро­нов в 3 раза мень­ше энер­гии па­да­ю­ще­го света. Ка­ко­ва длина волны па­да­ю­ще­го света? Ответ при­ве­ди­те в нм.

Ре­ше­ние.

Най­дем ра­бо­ту вы­хо­да для дан­но­го ме­тал­ла: . Вы­пи­шем урав­не­ние Эйн­штей­на для фо­то­эф­фек­та: . Со­глас­но усло­вию, Ском­би­ни­ро­вав все урав­не­ния для длины волны света по­лу­ча­ем

нм.

Ответ: 400 нм.

За­да­ние 27 № 3444. В таб­ли­це пред­став­ле­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний за­пи­ра­ю­ще­го на­пря­же­ния для фо­то­элек­тро­нов при двух раз­ных зна­че­ни­ях ча­сто­ты па­да­ю­ще­го мо­но­хро­ма­ти­че­ско­го света ( — ча­сто­та, со­от­вет­ству­ю­щая крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та).

Какое зна­че­ние ча­сто­ты про­пу­ще­но в таб­ли­це?

1)

2)

3)

4)

Ре­ше­ние.

Обо­зна­чим не­до­ста­ю­щее зна­че­ние в таб­ли­це через Ча­сто­та света, со­от­вет­ству­ю­щая крас­ной гра­ни­це, опре­де­ля­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом: . За­пи­шем урав­не­ние Эйн­штей­на для фо­то­эф­фек­та для обоих зна­че­ний ча­сто­ты:, . Решая си­сте­му этих урав­не­ний, по­лу­ча­ем .

За­да­ние 27 № 4503. Поток фо­то­нов вы­би­ва­ет из ме­тал­ла с ра­бо­той вы­хо­да 5 эВ фо­то­элек­тро­ны. Энер­гия фо­то­нов в 1,5 раза боль­ше мак­си­маль­ной ки­не­ти­че­ской энер­гии фо­то­элек­тро­нов. Ка­ко­ва мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов? Ответ при­ве­ди­те в эВ.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но урав­не­нию фо­то­эф­фек­та, энер­гия фо­то­на, ра­бо­та вы­хо­да и мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия элек­тро­на свя­за­ны со­от­но­ше­ни­ем: . По усло­вию, . Сле­до­ва­тель­но, мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна

Ответ: 10 эВ.

За­да­ние 27 № 4643. Поток фо­то­нов вы­би­ва­ет фо­то­элек­тро­ны из ме­тал­ла с ра­бо­той вы­хо­да 5 эВ. Энер­гия фо­то­нов в 1,5 раза боль­ше мак­си­маль­ной ки­не­ти­че­ской энер­гии фо­то­элек­тро­нов. Ка­ко­ва энер­гия фо­то­нов? Ответ при­ве­ди­те в эВ.

Ре­ше­ние.

Со­глас­но урав­не­нию фо­то­эф­фек­та, энер­гия фо­то­на, ра­бо­та вы­хо­да и мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия элек­тро­на свя­за­ны со­от­но­ше­ни­ем: . По усло­вию, . Сле­до­ва­тель­но, мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна

Ответ: 15 эВ.

За­да­ние 27 № 4818. Две ча­сти­цы, име­ю­щие от­но­ше­ние за­ря­дов и от­но­ше­ние масс , вле­те­ли в од­но­род­ное маг­нит­ное поле пер­пен­ди­ку­ляр­но его ли­ни­ям ин­дук­ции и дви­жут­ся по окруж­но­стям с от­но­ше­ни­ем ра­ди­у­сов . Опре­де­ли­те от­но­ше­ние ско­ро­стей этих ча­стиц.

Ре­ше­ние.

За­ря­жен­ная ча­сти­ца, вле­та­ю­щая в од­но­род­ное маг­нит­ное поле пер­пен­ди­ку­ляр­но ли­ни­ям маг­нит­ной ин­дук­ции, на­чи­на­ет дви­гать­ся по окруж­но­сти под дей­стви­ем силы Ло­рен­ца, ко­то­рая со­об­ща­ет ей цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние. Вто­рой закон Нью­то­на для пер­вой и вто­рой ча­стиц в про­ек­ции на ра­ди­аль­ную ось при­об­ре­та­ет вид и со­от­вет­ствен­но. По­де­лив одно ра­вен­ство на дру­гое, по­лу­ча­ем, что

Таким об­ра­зом, для от­но­ше­ния ско­ро­стей имеем

Ответ: 1.

За­да­ние 27 № 5203. В  со­су­де  на­хо­дит­ся  раз­ре­жен­ный ато­мар­ный во­до­род. Атом  во­до­ро­да  в  ос­нов­ном  со­сто­я­нии

( эВ) по­гло­ща­ет фотон и иони­зу­ет­ся. Элек­трон, вы­ле­тев­ший из атома в ре­зуль­та­те иони­за­ции, дви­жет­ся вдали от ядра с им­пуль­сом кгм/с. Ка­ко­ва энер­гия по­гло­щен­но­го фо­то­на? Энер­ги­ей теп­ло­во­го дви­же­ния ато­мов во­до­ро­да пре­не­бречь. Ответ при­ве­ди­те в эВ, округ­ли­те до де­ся­тых.

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку энер­ги­ей теп­ло­во­го дви­же­ния ато­мов во­до­ро­да можно пре­не­бречь, вся энер­гия фо­то­на идет на иони­за­цию элек­тро­на (для этого тре­бу­ет­ся пе­ре­дать атому 13,6 эВ, чтобы пе­ре­ве­сти элек­трон из свя­зан­но­го со­сто­я­ния с энер­ги­ей эВ в сво­бод­ное со­сто­я­ние с энер­ги­ей 0 эВ) и на со­об­ще­ние элек­тро­ну ки­не­ти­че­ской энер­гии, ко­то­рая у него будет при уда­ле­нии на бес­ко­неч­ность (когда вза­и­мо­дей­стви­ем с ионом во­до­ро­да можно будет пре­не­бречь):

Ответ: 16,4 эВ.

За­да­ние 27 № 5238. В  со­су­де  на­хо­дит­ся  раз­ре­жен­ный ато­мар­ный во­до­род. Атом  во­до­ро­да  в  ос­нов­ном  со­сто­я­нии

( эВ) по­гло­ща­ет фотон и иони­зу­ет­ся. Элек­трон, вы­ле­тев­ший из атома в ре­зуль­та­те иони­за­ции, дви­жет­ся вдали от ядра со ско­ро­стью км/с. Ка­ко­ва энер­гия по­глощённого фо­то­на? Энер­ги­ей теп­ло­во­го дви­же­ния ато­мов во­до­ро­да пре­не­бречь. Ответ при­ве­ди­те в эВ ответ округ­ли­те до пер­во­го знака после за­пя­той.

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку энер­ги­ей теп­ло­во­го дви­же­ния ато­мов во­до­ро­да можно пре­не­бречь, вся энер­гия фо­то­на идет на иони­за­цию элек­тро­на (для этого тре­бу­ет­ся пе­ре­дать атому 13,6 эВ, чтобы пе­ре­ве­сти элек­трон из свя­зан­но­го со­сто­я­ния с энер­ги­ей эВ в сво­бод­ное со­сто­я­ние с энер­ги­ей 0 эВ) и на со­об­ще­ние элек­тро­ну ки­не­ти­че­ской энер­гии, ко­то­рая у него будет при уда­ле­нии на бес­ко­неч­ность (когда вза­и­мо­дей­стви­ем с ионом во­до­ро­да можно будет пре­не­бречь):

Ответ: 16,4 эВ

За­да­ние 27 № 6246. Ме­тал­ли­че­ский фо­то­ка­тод освещён све­том дли­ной волны λ = 0,42 мкм. Мак­си­маль­ная ско­рость фо­то­элек­тро­нов, вы­ле­та­ю­щих с по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да, v = 580 км/с. Ка­ко­ва длина волны крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для этого ме­тал­ла? Ответ при­ве­ди­те в мкм.

Ре­ше­ние.

Энер­гия па­да­ю­ще­го фо­то­на за­тра­чи­ва­ет­ся на пре­одо­ле­ние ра­бо­ты вы­хо­да и уве­ли­че­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии фо­то­элек­тро­на где — ча­сто­та со­от­вет­ству­ю­щая крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та. Тогда длина волны крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для этого ме­тал­ла:

Ответ: 0,62 мкм.

За­да­ние 27 № 6283. Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для калия λ₀ = 0,62 мкм. Ка­ко­ва длина волны света, па­да­ю­ще­го на ка­ли­е­вый фо­то­ка­тод, если мак­си­маль­ная ско­рость фо­то­элек­тро­нов v = 580 км/с? Ответ при­ве­ди­те в мкм.

Ре­ше­ние.

Энер­гия па­да­ю­ще­го фо­то­на за­тра­чи­ва­ет­ся на пре­одо­ле­ние ра­бо­ты вы­хо­да и уве­ли­че­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии фо­то­элек­тро­на где — ча­сто­та со­от­вет­ству­ю­щая крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та. Тогда длина волны па­да­ю­ще­го света равна

Ответ: 0,42 мкм.

За­да­ние 27 № 6868. Ка­ко­ва длина волны света, вы­би­ва­ю­ще­го из ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки фо­то­элек­тро­ны, мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия ко­то­рых со­став­ля­ет 25% от ра­бо­ты вы­хо­да элек­тро­нов из этого ме­тал­ла? Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для дан­но­го ме­тал­ла со­от­вет­ству­ет длине волны 500 нм. Ответ при­ве­ди­те в нм, округ­лив до целых.

Ре­ше­ние.

При длине волны, рав­ной крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та энер­гия волны равна ра­бо­те вы­хо­де из ме­тал­ла. Сле­до­ва­тель­но, от­ку­да

Ответ: 400.

За­да­ние 27 № 6908. Чему равна сила Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щая на сталь­ной пря­мой про­вод­ник с током дли­ной 10 см и пло­ща­дью по­пе­реч­но­го се­че­ния 2 · 10^–2 мм², если на­пря­же­ние на нём 2,4 В, а мо­дуль век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции 1 Тл? Век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции пер­пен­ди­ку­ля­рен про­вод­ни­ку. Удель­ное со­про­тив­ле­ние стали 0,12 Ом · мм²/м.

Ре­ше­ние.

Сила Ам­пе­ра - сила, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник с током в маг­нит­ном поле: , где - сила тока, - маг­нит­ная ин­дук­ция, - длина про­вод­ни­ка. Сила тока: , где - на­пря­же­ния, - со­про­тив­ле­ние. Связь со­про­тив­ле­ния и удель­но­го со­про­тив­ле­ния : , - пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния.

По­лу­ча­ем ито­го­вую фор­му­лу:

Под­став­ля­ем зна­че­ния:

Ответ: 0,4 Н

За­да­ние 27 № 6972. Ка­туш­ку ин­дук­тив­но­сти с ну­ле­вым со­про­тив­ле­ни­ем под­со­еди­ня­ют к ак­ку­му­ля­то­ру с ЭДС 1,5 В, внут­рен­нее со­про­тив­ле­ние ко­то­ро­го также пре­не­бре­жи­мо мало. Ин­дук­тив­ность ка­туш­ки 0,75 Гн. Чему будет равна сила тока, те­ку­ще­го через ак­ку­му­ля­тор, через 5 с после под­со­еди­не­ния ка­туш­ки к ак­ку­му­ля­то­ру?

Ре­ше­ние.

В ка­туш­ке воз­ни­ка­ет ЭДС са­мо­ин­дук­ции: .

Таким об­ра­зом, сила тока, те­ку­ще­го через ак­ку­му­ля­тор, равна (за счет от­сут­ствия внут­рен­не­го со­про­тив­ле­ния у ак­ку­му­ля­то­ра):

Ответ: 10 А.