Bài 45 bài tập về Hiện tượng quang điện + GA POWERPONT

Kiến thức - Vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải bài toán, giải thích hiện tượng quang điện.. - Học sinh nắm vững được các kiế

TRƯỜNG PHỔ THÔNG VÙNG CAO VIỆT BẮC

TỔ LÝ – HÓA - SINH

GIÁO ÁN DỰ THI GIÁO VIÊN GIỎI CẤP TRƯỜNG

Tiết 81

BÀI 45 – BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG

QUANG ĐIỆN

Vật lý 12 - Ban nâng cao

Giáo viên dự thi: Nguyễn Văn Tú

Năm học 2016 - 2017

Ngày soạn: 13/02/2017

Ngày dạy: 17/02/2017

Tiết 81 Bài 45 BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN

I.MỤC TIÊU.

1 Kiến thức

- Vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng quang điện để giải bài toán, giải thích hiện tượng quang điện

2 Kĩ năng

- Rèn luyện kĩ năng tính toán bằng số, chuyển đổi đơn vị và phân tích hiện tượng vật lí

3 Thái độ

- Sôi nổi, hào hứng trong giờ học

- Có khả năng suy diễn toán học, suy luận logic, nhận thức đúng về khoa học ứng dụng bài học vào thực tiễn

4 Phát triển năng lực

- Năng lực tự học

- Năng lực tư duy

- Năng lực hợp tác nhóm

- Năng lực ngôn ngữ

- Năng lực thuyết trình

- Năng lực giải quyết vấn đề

- Năng lực tính toán

II TRỌNG TÂM.

- Học sinh nắm vững được các kiến thức về các định luật quang điện

- Vận dụng công thức Anhxtanh và các công thức khác có liên quan đến hiện tượng

quang điện để giải được bài tập

III PHƯƠNG PHÁP - PHƯƠNG TIỆN.

1 Phương pháp

- Đàm thoại, gợi mở, nêu vấn đề, hoạt động nhóm

2 Phương tiện

- Sách giáo khoa Vật lý 12, sách giáo viên Vật lý 12, sách bài tập Vật lý 12, sách tham khảo, phiếu học tập, bảng phụ, máy chiếu

IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1 Ổn định lớp

- Lớp: 12A4 ………

2 Kiểm tra bài cũ:

- Phát biểu nội dung các định luật quang điện

- Nêu các công thức về hiện tượng quang điện: công thức tính năng lượng của phôtôn, công thức tính giới hạn quang điện và công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện

3 Bài mới:

* Đặt vấn đề: Để nắm vững hơn nội dung các định luật quang điện, các công thức có trong bài học và phương pháp áp dụng các công thức đó, hôm nay thầy trò chúng ta sẽ cùng nhau đi làm một sô bài tập điển hình

Bài 45 – Bài tập về hiện tượng quang điện Hoạt động 1: Giải bài tập 1

Hoạt động của Giáo viên - Học sinh Nội dung cơ bản

Bài 1: Công thoát electron của tấm kim loại

dùng làm catốt của một tế bào quang điện là

A = 4.10-19J

1 Tính giới hạn quang điện của kim loại

trên

2 Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước

sóng λ1=4,5 mµ và λ1=5, 2 mµ vào catốt

của tế bào quang điện trên

a) Hiện tượng quang điện có xảy ra

không ? tại sao?

b) Tìm vận tốc ban đầu cực đại của

electron quang điện bắn ra từ catốt

c) Tính hiệu điện thế hãm.

GV: Em hãy đọc và tóm tắt bài toán

HS: Tóm tắt bài toán

GV: Theo bài ra, có đại lượng nào cần đổi

đơn vị không ? Nếu có hãy đổi đồng nhất

các đơn vị đó

HS: λ1 và λ2 phải đổi ra đơn vị m

Bài 1 Tóm tắt

Cho: A = 4.10-19 J

λ1 = 0, 45µm= 0, 45.10 −6m

λ1 = 0,52µm= 0,52.10 −6m

-Tính: 1 λ =0 ?

GV: Để tính được giới hạn quang điện ta sử

dụng công thức nào ?

HS: Trả lời

GV: Để khẳng định hiện tượng quang điện

có xảy ra hay không thì cần dựa vào điều

kiện gì?

HS: Áp dụng định luật quang điện I để trả

lời

GV: Như vậy, ta có kết luận như thế nào về

khả năng gây ra hiện tượng quang điện của

λ1 và λ2 ?

HS: Trả lời

GV: Để tính được vận tốc ta cần phải tính

được động năng Áp dụng công thức nào để

tính động năng ban đầu cực đại?

HS: Trả lời

GV: Hãy tính vận tốc ban đầu cực đại?

HS: Trả lời

GV: Ngoài cách tính như trên, em nào có

cách tính nào khác?

HS: Trả lời

2 a)

b) v0max =?

c) Uh = ?

-GIẢI

1 Áp dụng công thức:

A

λ

=

34 8

6,625.10 3.10 4.10

hc A

⇒ = =

≈ 4,97.10−7m = 0,497 µ m

2 a)

Ta có:

*)λ λ1< 0 (xảy ra hiện tượng quang điện)

*) λ2 f λ0(không xảy ra hiện tượng quang điện)

b) Áp dụng công thức Anhxtanh:

dmax

W

hc A

34 8

19

20 max

6,625.10 3.10

4.10

0, 45.10

4, 2.10

−

−

−

−

⇒ ≈

đ

đ

hc

λ

- Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện

20

5 max

0max 31

2 2.4, 2.10

3,03.10 / 9,1.10

đ

W

m

−

−

Cách khác

- Từ công thức Anhxtanh ta suy ra

max

2

o

hc

m λ

 

=  − ÷

 

GV: Với công thức này, các em hãy sử dụng

máy tính, bấm và so sánh kết quả với đáp án

trên bảng

HS: Tiến hành (Học sinh có thể tính sai)

GV: Với các dạng toán về hiện tượng quang

điện thì nếu đưa ra các biểu thức cồng kềnh,

khi thay số rất dễ dẫn tới sai khi bấm máy

tính (do các số trong công thức hoặc rất lớn

hoặc rất bé) Vì vậy các em nên tính từng

bước để tránh sai sót

GV: Muốn tính hiệu điện thế hãm ta áp dụng

công thức nào?

HS: Trả lời

GV: Đã có sẵn động năng từ ý b) nên tính

Uh sẽ đơn giản hơn nhiều

0max

2 hc

m λ

 

=  − ÷

 

c) Hiệu điện thế hãm

max

W

0, 2625

h đ

e

Hoạt động 2: Giải bài tập 2, 3 (Hoạt động nhóm)

GV: Tương tự như bài tập trên các nhóm

tiến hành giải bài tập sau

+ Nhóm 1,2 giải bài tập 2

+ Nhóm 3,4 giải bài tập 3

Các nhóm giải bài vào bảng phụ trong thời

gian 8 phút

(Chiếu bài tập, phát bảng, bút)

Bài 2 Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước

sóng lần lượt là λ1=0, 4 mµ và λ1=0, 48 mµ

vào catốt của một tế bào quang điện Biết

giới hạn quang điện của kim loại dùng làm

catốt làλ0 =0,58 mµ .

a) Tính công thoát eletron của kim loại dùng

Bài 2.

Cho:

λ1 = 0, 4µm= 0, 4.10 −6m,

1 0, 48 m 0, 48.10 m

λ = µ = −

λ0 = 0,58µm= 0,58.10 −6m,

Ibh = 8.10-3 A

làm catốt.

b) Hiện tượng quang điện có xảy ra không?

tại sao?

c) Tìm vận tốc ban đầu cực đại của electron

quang điện

d) Xét với bức xạ λ1 thì cường độ dòng

quang điện bão hòa Ibh = 8 mA Xác định số

electron bật ra trong mỗi giây

Bài 3 Chiếu đồng thời hai bức xạ có tần số

1 6, 25.10

14

1 5,8.10 Hz

quang điện Biết giới hạn quang điện của

kim loại dùng làm catốt làλ0 =0,56 mµ .

a) Tính công thoát eletron của kim loại dùng

làm catốt

b) Hiện tượng quang điện có xảy ra không?

tại sao?

c) Tìm hiệu điện thế hãm.

d) Biết công suất của chùm sáng bức xạ f1

chiếu vào catốt là P = 2W Xác định số hạt

photon tới trong mỗi giây

Tính a) A = ? b) Htqđ có xảy ra không? Tại sao? c) v0max

d) ne

-Giải

a)

34

1 8

6 0

9

6,625.10 3.10 0,58 3, 4.10 2,1

10 4

J eV

hc A

λ

−

−

−

≈

b) Có xảy ra hiện tượng quang điện Vì

1, 2 0

λ λ <λ

0

1

2

5,87.10 /

hc

m λ

 

=  − ÷=

 

d) bh 5.10 16

e

I n e

-Bài 3 Cho

f1 = 6, 25.1014Hz,

f2 = 5,8.1014Hz

λ0 = 0,56µm= 0,56.10 −6m

P1 = 2W

Tính

a) A = ? b) Htqđ có xảy ra không? Tại sao?

c) Uh = ?

d) nf = ?

Giải a) Công thoát

34

1 8

6 0

9

6,625.10 3.10 0,56.1 3,55.10 2,

0 22

hc

eV

λ

−

−

−

=

≈

HS: Tiến hành thảo luận nhóm và hoàn

thiện bài tập

GV: Quan sát hoạt động nhóm của học sinh

Quản lý, nhắc nhở trong qúa trình học sinh

làm bài

GV: Hết giờ, yêu cầu các nhóm dán bảng

phụ lên bảng

GV: Đại diện nhóm rút thăm trình bày

GV: Công bố nhóm trình bày, nhóm còn lại

sẽ theo dõi và phản biện kết quả của nhóm

bạn (theo cặp 1- 2 và 3 - 4)

HS: Đại diện nhóm trình bày kết quả bài

toán của nhóm mình

HS dưới lớp theo dõi và đặt câu hỏi cho

nhóm bạn

GV: Nhận xét bài làm của 4 nhóm

GV: Hãy tính công thoát theo đơn vị eV?

HS: Đổi đơn vị kết quả tính được ý a

GV: Giải thích tại sao chỉ tính vận tốc

electron quang điện chỉ do bức xạ 1 gây ra?

GV: Hãy giải thích tại sao tính Uh chỉ phụ

thuộc vào bức xạ f1.?

HS: Giải thích

b) Ta có: 0 14

0

5,35.10

= c ≈

λ

Vậy, có xảy ra hiện tượng quang điện vì

f1, f2 > f0

c) Hiệu điện thế hãm

1

0,369

= − ⇒ = − =

e

d) Số hạt photon tới mỗi giây.

18

4,83.10

p

P P n

hc

λ ε

+) Chú ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi

được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại

v0max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại

GV: Hiệu suất lượng tử là gì? Tính hiệu suất

lượng tử như thế nào?

HS

e p

H

n eP

ε

= =

λmin (hoặc fmax)

* Mở rộng e) Khi chiếu chùm bức xạ f1 có công suất

P = 2W vào catốt thì cường độ dòng quang điện bão hòa là I = 0,8mA Hãy tính hiệu suất lượng tử?

e p

H

n eP

ε

= =

Hướng dẫn và yêu cầu học sinh về làm tiếp.

4 Vận dụng, củng cố

PHIẾU HỌC TẬP

Họ và tên nhóm trưởng ……….

Viết bằng chữ in hoa đáp án mà em chọn vào bảng sau:

Câu 1 Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng?

A Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ.

B Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay

đứng yên

C Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn.

D Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ Câu 2 Một kim loại có công thoát A = 2,62eV Khi chiếu vào kim loại này hai bức xạ có bước

sóng λ1= 0,6µm, λ2 = 0,4µm Hiện tượng quang địên

A xảy ra với cả 2 bức xạ B không xảy ra đối với cả 2 bức xạ.

C xảy ra với λ1không xảy ra với λ2. D xảy ra với λ2không xảy ra với λ1.

Câu 3 Năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng có bước sóng λ = 0,41µm là

A 4,85.10 -19(J) B 3,03.10-18 (J)

C 4,85.10 – 20 (J) D.3,03.10-20 (J)

Câu 4 Trong 10s, số electron đến được anôt của tế bào quang điện là 3.1016 Cường độ dòng quang điện lúc đó là

Câu 5 Một tế bào quang điện có catôt được làm bằng Asen có công thoát electron 5,15 eV.

điện một chiều Mỗi giây catôt nhận được năng lượng của chùm sáng là 0,3 mJ, thì cường độ dòng quang điện bão hoà là 4,5.10-6 A Hiệu suất lượng tử là

Gv: Hợp tác nhóm theo đơn vị bàn để hoàn thành phiếu học tập trong 3 phút; sau 3 phút

chuyển bài cho bàn đối diện để đánh giá chéo Mỗi câu đúng là 2 điểm

*) Phương pháp giải bài tập

B1 – Đọc và tóm tắt đầu bài

B2 – Đổi đồng nhất các đơn vị có trong bài

B3 – Lựa chọn các công thức phù hợp để áp dụng

B3 – Giải và tìm các dự kiện đầu bài yêu cầu

+) Chú ý: Hiện tượng quang điện xảy ra khi được chiếu đồng thời nhiều bức xạ thì khi tính các

đại lượng: Vận tốc ban đầu cực đại v0max, hiệu điện thế hãm Uh, điện thế cực đại V0max, đều được tính ứng với bức xạ có λmin (hoặc fmax)

5 Dặn dò

- Học kỹ các định luật quang điện và các công thức có trong bài học

- Tìm hiểu các ứng dụng trong thực tế của hiện tượng quang điện

- Chú ý làm các bài tập liên quan đến tia Rơn-ghen

- Làm các bài tập: 7.23; 7.25; 7.29; 7.31; 7.32 trong SBT

V RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

PHIẾU HỌC TẬP

Họ và tên nhóm trưởng ……….

Viết bằng chữ in hoa đáp án mà em chọn vào bảng sau:

Câu 1 Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng?

A Năng lượng phôtôn càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ.

B Phôtôn có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay

đứng yên

C Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là phôtôn.

D Năng lượng của phôtôn càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với phôtôn đó càng nhỏ Câu 2 Một kim loại có công thoát A = 2,62eV Khi chiếu vào kim loại này hai bức xạ có bước

sóng λ1= 0,6µm, λ2 = 0,4µm Hiện tượng quang địên

A xảy ra với cả 2 bức xạ B không xảy ra đối với cả 2 bức xạ.

C xảy ra với λ 1không xảy ra với λ2. D xảy ra với λ 2không xảy ra với λ1.

Câu 3 Năng lượng của phôtôn ứng với ánh sáng có bước sóng λ = 0,41µm là

A 4,85.10 -19(J) B 3,03.10-18 (J)

C 4,85.10 – 20 (J) D 3,03.10-20 (J)

Câu 4 Trong 10s, số electron đến được anôt của tế bào quang điện là 3.1016 hạt Cường độ dòng quang điện lúc đó là

Câu 5 Một tế bào quang điện có catôt được làm bằng Asen có công thoát electron 5,15 eV.

điện một chiều Mỗi giây catôt nhận được năng lượng của chùm sáng là 0,3 mJ, thì cường độ dòng quang điện bão hoà là 4,5.10-6 A Hiệu suất lượng tử là

PHIẾU HỌC TẬP

Bài 2 Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng lần lượt là λ =1 400nm và λ1=480 mµ vào

catốt của một tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt là

0 0,58 m

λ = µ .

a Tính công thoát eletron của kim loại dùng làm catốt.

b Hiện tượng quang điện có xảy ra không? tại sao?

c Tìm vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện.

d Xét với bức xạ λ1 thì cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh = 8 mA Xác định số hạt

electron bật ra trong mỗi giây.

PHIẾU HỌC TẬP

Bài 3 Chiếu đồng thời hai bức xạ có tần số lần lượt là 14

1 6, 25.10

1 5,8.10 Hz

λ =

vào catốt của một tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt làλ0 =0,56 mµ .

a Tính công thoát eletron của kim loại dùng làm catốt.

b Hiện tượng quang điện có xảy ra không? tại sao?

c Tìm hiệu điện thế hãm.

d Biết công suất của chùm sáng bức xạ f1 chiếu vào catốt là P =2W Xác định số hạt phôtôn tới trong mỗi giây

PHIẾU HỌC TẬP

Bài 2 Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng lần lượt là λ =1 400nm và λ1=480 mµ vào

catốt của một tế bào quang điện Biết giới hạn quang điện của kim loại dùng làm catốt là

0 0,58 m

λ = µ .

a Tính công thoát eletron của kim loại dùng làm catốt.

b Hiện tượng quang điện có xảy ra không? tại sao?

c Tìm vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện.

d Xét với bức xạ λ1 thì cường độ dòng quang điện bão hòa Ibh = 8 mA Xác định số hạt

electron bật ra trong mỗi giây.