Задания для подготовки к ЕГЭ по теме "Квантовая физика"

Квантовая физика.

По материалам ЕГЭ составила Заводовская З.Д.,

учитель физики МАОУ СОШ №25 г. Тюмени

Часть А.

А1. Понятие" квант энергии" было введено впервые в физику для объяснения...

1) законов излучения разогретых твердых тел          2) законов фотоэффекта

3) закономерностей черно-белой фотографии           4) давления света

А2. Постоянная Планка - это коэффициент пропорциональности между порцией энергии, уносимой светом при излучении его атомом, и ...

1) длиной волны света

2) частотой изменения напряженности электрического поля в световой волне

3) скоростью световой волны

4) амплитудой световой волны

А3. Фотоэффект - это…

1) свечение металлов при пропускании по ним тока

2) нагрев вещества при его освещении

3) синтез глюкозы в растениях под действием солнечного света

4) выбивание электронов с поверхности металла при освещении его светом

А4. В опытах Столетова было обнаружено, что кинетическая энергия электронов, вылетевших с поверхности металлической пластины при ее освещении светом...

1) не зависит от частоты падающего света

2) линейно зависит от частоты падающего света

3) линейно зависит от интенсивности света

4) линейно зависит от длины волны падающего света

А5. Какие из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью фотонной теории света?

А. Фотоэффект               Б. Световое давление

1) Только А                     2) Только Б

3) И А, и Б                       4) Ни А, ни Б

А6. На рисунке приведены графики зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на фотокатод фотонов. В каком случае материал катода фотоэлемента имеет меньшую работу выхода?

1) I           2) II          3) Одинаковую          4) Ответ неоднозначен

А7. Де Бройль выдвинул гипотезу, что частицы вещества (например, электрон) обладают волновыми свойствами. Эта гипотеза впоследствии была...

1) опровергнута путем теоретических рассуждений

2) опровергнута экспериментально

3) подтверждена в экспериментах по дифракции электронов

4) подтверждена в экспериментах по выбиванию электронов из металлов при освещении

А8. Энергия фотона, поглощенного при фотоэффекте, равна Е. Кинетическая энергия электрона, вылетевшего с поверхности металла под действием этого фотона,

1) больше Е

2) меньше Е

3) равна Е

4) может быть больше или меньше Е при разных условиях

А9. При увеличении угла падения а на плоский фотокатод монохроматического излучения с неизменной длиной волны  максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов

1) возрастает                   2) уменьшается

3) не изменяется             4) возрастает при  > 500 нм и уменьшается при  < 500 нм

А10. Импульс фотона имеет наименьшее значение в диапазоне частот

1) рентгеновского излучения                           2) видимого излучения

3) ультрафиолетового излучения                    4) инфракрасного излучения

А11. Импульс фотона имеет наибольшее значение в диапазоне, частот

1) инфракрасного излучения                            2) видимого излучения

3) ультрафиолетового излучения                    4) рентгеновского излучения

А12. Два источника света излучают волны, длины которых  = 3,75•10^-7 м и  = 7,5•10^-7 м. Чему равно отношение импульсов  фотонов, излучаемых первым и вторым источниками?

1)          2) 2                  3)                4) 4

А13.Если скорость фотоэлектронов, выбиваемых светом с поверхности катода, при увеличении частоты света увеличивается в 3 .раза, то задерживающая разность потенциалов (запирающий потенциал) в установке по изучению фотоэффекта должна

1) увеличиться в 9 раз                2) уменьшиться в 9 раз

3) увеличиться в 3 раза              4) уменьшиться в 3 раза

А14. Работа выхода из материала 1 больше, чем работа выхода из материала 2. Максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект на материале 1, равна ;  максимальная длина волны, при которой может наблюдаться фотоэффект на материале 2, равна . На основании законов фотоэффекта можно утверждать, что

1)  <            2)  =

З)  >            4)  может быть как больше, так и меньше

А15. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия вылетевших фотоэлектронов при уменьшении частоты падающего света в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза                                       2) уменьшится в 2 раза

3) уменьшится более чем в 2 раза                    4) уменьшится менее чем в 2 раза

А16. Какой график соответствует зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов Е от частоты  падающих на вещество фотонов при фотоэффекте (см. рис.)?

1) 1                       2) 2                 3) 3                 4) 4

А17. Вылетающие при фотоэффекте электроны задерживаются напряжением U₃. Максимальная скорость электронов (е - элементарный электрический заряд, m - масса электрона) равна

1)               2)                       3)                    4)

А18. Длина волны де Бройля для электрона больше, чем для  - частицы. Импульс какой частицы больше?

1) электрона

2)  -частицы

3) импульсы одинаковы

4) величина импульса не связана с длиной волны

А19. Импульс электрона больше импульса  - частицы. Сравните длины волн де Бройля этих частиц.

1) у  -частицы  больше                 2) у электрона  больше

3)  и  равны                                  4) для ответа не хватает данных

А20. При исследовании фотоэффекта Столетов выяснил, что:

1) атом состоит из ядра и окружающих его электронов;

2) атом может поглощать свет только определенных частот;

3) сила фототока прямо пропорциональна интенсивности падающего света;

4) фототек возникает при частотах падающего света, меньших некоторого значения.

А21. Фотоэлемент освещают светом определенной частоты и интенсивности. На рисунке представлен график зависимости силы фототока фотоэлемента от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения частоты без изменения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно отмечено изменение данного графика?

А22. Фотоэлемент освещают светом с определенной частотой и интенсивностью. На рисунке представлен график зависимости силы фототока в этом фотоэлементе от приложенного к нему напряжения. В случае увеличения интенсивности падающего света график изменится. На каком из приведенных ниже рисунков правильно отмечено изменение данного графика?

А23. Металлическую пластинку освещают лазером частотой =4,8•10¹⁴ Гц. Зависимость интенсивности излучения от времени показана на рисунке. Фотоэффект наблюдается в обоих случаях. В каком случае максимальная скорость фотоэлектронов больше?

1) В первом случае скорость больше. 

2) Во втором случае скорость больше.

3) В обоих случаях скорость одинакова.

4) Для ответа нужно знать работу выхода.

А24. Энергия фотона, соответствующая красной границе  фотоэффекта, для калия  равна 7,2•10^-19 Дж. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, если на металл падает свет, энергия фотонов которого равна 10^-18 Дж.

1) 2,8•10^-19 Дж.               2) 0 Дж.                      3) 1,72•10^-18 Дж.                   4) 7,2•10^-19 Дж.

А25. Четырех учеников попросили нарисовать общий вид графика зависимости максимальной энергии Е электронов, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от интенсивности падающего света. Какой из приведенных рисунков выполнен правильно?

А26. На пластину из никеля попадает электромагнитное излучение, энергия фотонов которого равна 8 эВ. При этом в результате фотоэффекта из пластины вылетают электроны с максимальной энергией 2 эВ.

1) 11 эВ                2) 5 эВ                        3) 3 эВ                        4) 8 эВ

А27. На графике приведена зависимость фототока от приложенного обратного напряжения при освещении металлической пластины (фотокатода) излучением энергией 4 эВ. Чему равна работа выхода для этого металла?

1) 1,5 эВ               2) 2,5 эВ         3) 3,5 эВ         4) 5,5 эВ

Часть В.

В1. Детектор полностью поглощает падающий на него свет с длиной волны =500нм. За время t=3с детектор поглощает N=5•10⁵ фотонов. Какова поглощаемая детектором мощность? Полученный ответ умножьте на10¹⁴.

В2. Детектор полностью поглощает падающий на него свет частотой =6•10¹⁴Гц. За время t=5с детектор поглощает N=3•10⁵ фотонов. Какова поглощаемая детектором Мощность? Полученный ответ умножьте на 10¹⁴ и округлите до десятых.

В3. За t=5с детектор поглощает N=3•10⁵ фотонов падающего на него монохроматического света. Поглощаемая мощность равна Р = 2•10¹⁴ Вт. Какова частота падающего света? Полученный ответ умножьте на 10^-14 и округлите до целых.

В4. При освещении ультрафиолетовым светом с частотой 10¹⁵ Гц металлического проводника с работой выхода 3 эВ выбиваются электроны. Какова максимальная кинетическая энергия выбиваемых электронов. Ответ выразить в эВ, окрутив до целых.

В5. Какие максимальные скорость и импульс получат электроны, вырванные из натрия излучением с длиной волны 66 нм, если работа выхода составляет 4•10^-19 Дж?

Часть С.

С1. При каком напряжении на источнике тока (см. рис.) электроны, выбиваемые из одной металлической пластины, не достигнут второй? Длина волны падающего света =663 нм, работа выхода А = 1,5 эВ. Недостающие данные возьмите в справочной таблице.

С2. Фотокатод (работа выхода А ==4,42•10^-19 Дж) освещается светом частотой . Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией В=4•10^-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружности максимального радиусу R = 10 мм. Какова частота  падающего света?

С3. Фотокатод освещается светом с длиной волны =300 нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с-индукцией В=2•10^-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям. Максимальный радиус такой окружности R=2см. Какова работа выхода A_вых для вещества фотокатода?

С4. Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус - скрепленный с аппаратом легкий экран большой площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный свет. Найдите ускорение, сообщаемое аппарату массой 500 кг (включая массу паруса), если парус имеет форму квадрата 100 м х 100 м? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м² поверхности перпендикулярной солнечному свету, составляет 1370 Вт/м².

С5. Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус - скрепленный с аппаратом легкий экран большой площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный свет. Каково добавочное изменение скорости космического аппарата массой 500 кг (включая массу паруса) за 24 часа за счет паруса размерами 100 м х 100 м? Мощность W солнечного излучения, падающего на 1м² поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет 1370Вт/м².

С6. Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус - скрепленный с аппаратом легкий экран большой площади из тонкой пленки, которая зеркально отражает солнечный свет. Мощность W солнечного излучения, падающего на 1 м² поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, составляет вблизи Земли 1370 Вт/м . Во сколько раз ближе к Солнцу, чем Земля, находится аппарат, снабженный парусом размерами 100 м х 100м, если за счет светового давления он получает дополнительное ускорение 10^-4 g? Масса аппарата вместе с парусом 500 кг.

С7. Фотокатод облучают светом, у которого длина волны =300 нм. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода ==450 нм. Какое напряжение U нужно приложить между анодом и катодом, чтобы фототок прекратился?

С8. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С=8000пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q== 11•10^-9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42•10^-19 Дж. Определите длину волны , света, освещающего катод.

C9. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А=4,42•10^-19 Дж), освещается светом, у которого длина волны =ЗОО нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией B=8,3•10^-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?

С10. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода А=4,42•10^-19 Дж), освещается светом частотой =2•10¹⁵ Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям, среди которых имеется окружность с максимальным радиусом R=5 мм. Чему равна индукция магнитного поля B?

C11. При облучении катода светом частотой = 1,0•10¹⁵ Гц фототок прекращается при приложении между анодом 'и катодом напряжения U=1,4 В. Чему равна частотная красная граница фотоэффекта  для вещества фотокатода?

C12. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С. При длительном освещении катода светом длиной волны == 300 нм фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q=11•10^-9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А=4,42•10"¹⁹ Дж. Определите емкость конденсатора С.

С13. При какой температуре газа средняя энергия теплового движения атомов одноатомного газа будет равна энергии электронов, выбиваемых из металлической пластинки с работой выхода А_вых = 2 эВ при облучении монохроматическим светом с длиной волны 300 нм?

С14. Катод фотоэлемента площадью S=1 см освещен монохроматическим светом с длиной волны =320 нм и интенсивностью (плотностью потока энергии) W= 10⁴ Вт/м². Отношение числа фотоэлектронов к числу фото­нов равно 0,2, а работа выхода электронов А=1,9 эВ. Какова сила тока насыщения I?

С15. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из ко­торого откачан воздух и впущено небольшое количество водорода. Элек­трон разгоняется постоянным электрическим полем до энергии, равной энергии ионизации атома водорода W= 13,6 эВ, и ионизует атом. Воз­никший протон ускоряется имеющимся электрическим полем и ударяется о катод. Во сколько раз импульс р_n, передаваемый пластинке протоном, больше импульса электрона р_e, ионизовавшего атом? Начальную скорость протона считать равной нулю, удар - абсолютно неупругим.

C16. При увеличении в 2 раза длины волны света, падающего на фотоэлемент, максимальная кинетическая энергия электронов уменьшилась в 3 раза. Во сколько раз уменьшится энергия электронов, если длину волны света увеличить в 3 раза по сравнению с первоначальной?

С17. Электрон, выбиваемый из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ излучением с длиной волны 300 нм, попадает в однородное магнитное поле с индукцией В=10^-3 Тл. Вектор его скорости направлен перпендикулярно линиям индукции. С каким максимальным ускорением будет двигаться электрон в магнитном поле?

С18. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с частотой = 8,57•10¹⁴ Гц и =5,56•10¹⁴ Гц было обнаружено, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг от друга в 2 раза. Рассчитайте работу выхода электронов для этого металла.

С19. До какого максимального заряда Q можно зарядить покрытый селеном шар радиусом R=10 см, облучая его светом с длиной волны =110 нм, если работа выхода из селена А = 9•10^-19 Дж?

Ответы

Квантовая физика

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	2	4	2	3	1	3	2	3	4	4	2	1	1	3	3	4	2	1	3
21	22	23	24	25	26	27
1	2	3	1	4	2	2

В1	В2	В3	В4	В5
6,6	2,4	5	1	v = 2,4ּ10ּ106 м/с p = 21,84ּ10-25 кгּм/с

С1	С2	С3	С4	С5	С6	С7
0,375 В	1015 Гц	4,4ּ10-19 Дж	1,8ּ10-4 м/с	16 м/с	2,3	1,4 В
С8	С9	С10	С11	С12	С13	С14
300 нм	5 мм	1,6ּ10-3 Тл	6,6ּ1014 Гц	8 нФ	16425 К	0,052 А
С15	С16	С17	С18	С19
43	Е/9	1,52ּ1014 м/с2	1,9 эВ	6ּ10-11 Кл