Bài 14: Khi chiếu vào bề mặt kim loại có công thoát electron là A chùm bức xạ có bước sóng bằng nửa bước sóng giới hạn quang điện thì động năng ban đầu của cực đại của electron quang đi[r]
(1)Trên đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng!
CHỦ ĐỀ HIỆN TƢỢNG QUANG ĐIỆN THUYẾT LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG
A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 1 Hiện tƣợng quang điện
a Thí nghiệm Héc tƣợng quang điện (1887)
Gắn kẽm tích điện âm vào cần tĩnh điện kế, kim điện kế lệch góc
Chiếu chùm ánh sáng hồ quang vào kẽm góc lệch kim điện kế giảm Thay kẽm kim loại khác, ta thấy tượng tương tự
Kết luận: Ánh sáng hồ quang làm bật êlectron khỏi mặt kẽm b Định nghĩa
Hiện tượng ánh sáng (hoặc xạ điện từ) làm bật êlectron khỏi mặt kim loại gọi tượng quang điện (ngoài)
L G Zn
2 Định luật giới hạn quang điện
Hiện tượng quang điện xảy ánh sáng kích thích chiếu vào làm loại có bước sóng nhỏ bước sóng λ0 λ0 gọi giới hạn quang điện làm loại đó: λ λ0 (2)
Trừ kim loại kiềm vài kim loại kiềm thổ có giới hạn quang điện miền ánh sáng nhìn thấy, kim loại thường dùng khác có giới hạn quang điện miền từ ngoại
Thuyết sóng điện từ ánh sáng khơng giải thích mà giải thích thuyết lượng tử
3 Thuyết lƣợng tử ánh sáng a Giả thuyết Plăng
Lượng lượng mà nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định hf; f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra; h số
Lượng tử lượng: ε = hf, h gọi số Plăng: h = 6,625.10−34J.s b Thuyết lƣợng tử ánh sáng
+ Ánh sáng tạo thành hạt gọi phôtôn
+ Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, phôtôn giống nhau, phôtôn mang lượng hf
+ Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108
m/s dọc theo tia sáng
+ Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phôtôn
Phôtôn tồn trạng thái chuyển động Khơng có phơtơn đứng n c Giải thích định luật giới hạn quang điện thuyết lƣợng tử ánh sáng
Anh−xtanh cho rằng, tượng quang điện xảy êlectron kim loại hấp thụ phôtôn ánh sáng kích thích Phơtơn bị hấp thụ truyền tồn lượng cho êlectron Năng lượng ε dùng để
− Cung cấp cho êlectron công A, gọi cơng thốt, để êlectron thẳng lực liên kết với mạng tinh thể thoát khỏi bề mặt kim loại;
− Truyền cho êlectron động ban đầu; − Truyền phần lượng cho mạng tinh thể
Nếu êlectron nằm lớp bề mặt kim loại mà khơng lượng truyền cho mạng tinh thể Động ban đầu êlectron có giá trị cực đại
2 max 0d
mv W
2
Áp dụng định luật hảo tồn lượng, ta có: 20 max 0d
mv W
2
(2)* Để tượng quang điện xảy ra: A hay hc A hc A
Đặt 0
hc A
4 Lƣỡng tính sóng − hạt ánh sáng
* Có nhiều tượng quang học chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng (như giao thoa, nhiễu xạ ); lại có nhiều tượng quang học khác chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt Điều chứng tỏ: Ánh sáng có lưỡng tính sóng − hạt
* Trong tượng quang học, ánh sáng thường thể rõ hai tính chất Khi tính chất sóng thể rõ, tính chất hạt lại mờ nhạt, ngược lại
Sóng điện từ có bước sóng ngắn, phơtơn ứng với có lượng lớn tính chất hạt thể rõ, tượng quang điện, khả đâm xuyên, tác dụng phát quang , cịn tính chất sóng mờ nhạt Trái lại, sóng điện từ có bước sóng dài, phơtơn ứng với có lượng nhỏ, tính chất sóng lại thể rõ (ở tượng giao thoa, nhiễu xạ, tán sắc, ), cịn tính chất hạt mờ nhạt
Lưu ý:
+ Dù tính chất ánh sáng thể ánh sáng có chất sóng điện từ
+ Lưỡng tính sóng − hạt phát ánh sáng, sau lại phát hạt vi mô, êlectron, prôtôn, Có thể nói: lưỡng tính sóng − hạt tính chất tổng quát vật Tuy nhiên, với vật có kích thước thơng thường, phép tính cho thấy sóng tương ứng với chúng có bước sóng nhỏ, nên tính chất sóng chúng khó phát
B PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN
1 Bài toán liên quan đến vận dụng định luật quang điện
2 Bài toán liên quan đến electron quang điện chuyển động điện từ trường
Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN VẬN DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN 1 Sự truyền phôtôn
Năng lượng phôtôn: hf hc
Gọi N số phôtôn chiếu vào hay phát giây cơng suất chùm sáng:
P P P
P N N
hf hc
Ví dụ 1: Cơng suất nguồn sáng P = 2,5 W Biết nguồn phát ánh sáng đơn sắc đơn sắc có bước sóng λ = 0,3 µm Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Số phôtôn phát từ nguồn sáng phút
A 2,26.1020 B 5,8.1018 C 3,8.1019 D 3,8.1018 Hướng dẫn
Số phôtôn phát từ nguồn sáng giây:
6
8 26
P P P 2,5.0,3.10
N 3,37.10
hf hc 19,875.10
Số phôtôn phát từ nguồn sáng phút: 18 20
60.N60.3, 77.10 2, 26.10 Chọn A Chú ý: Trong công thức hc
với λ bước sóng ánh sáng đơn sắc chân không Nếu cho bước sóng truyền mơi trường có chiết suất n λ’ n ' hc hc
'
Ví dụ 2: Một xạ hồng ngoại truyền môi trường có chiết suất 1,4 có bước sóng µm xạ tử ngoại truyền môi trường có chiết suất 1,5 có bước sóng 0,14 µm Tỉ số lượng phô tôn phô tôn
A 24 lần B 50 lần C 20 lần D 230 lần
Hướng dẫn
' '
2 2 1 '
1 2
'
hc hc
n n 3.1,
20 hc hc n 0,14.1,
n
Chọn A
(3)đối với hai ánh sáng 1,33 1,34 Tỉ số lượng photon đỏ lượng phôtôn tím mơi trường
A 133/134 B 5/9 C 9/5 D 2/3
Hướng dẫn
2
1 d
hc 400
' 720
Chọn B
Ví dụ 4: Nếu mơi trường ta biết bước sóng lượng tử λ lượng , chiết suất tuyệt đối mơi trường bao nhiêu? (Biết h số Plăng, c tốc độ ánh sáng chân không)
A nhc
B
h
n
c
C
h n
D
h n
c Hướng dẫn
Bước sóng truyền mơi trường có chiết suất n λ bước sóng chân không 0 n nên
0
hc hc hc
n n
Chọn A
Ví dụ 5: (ĐH−2012) Laze A phát chùm xạ có bước sóng 0,45 µm với cơng suất 0,8W Laze B phát chùm xạ có bước sóng 0,60 µm với cơng suất 0,6 W Tỉ số số phôtôn laze B số phôtôn laze A phát giây
A B 20/9 C D 3/4
Hướng dẫn
B
B B B B B
A A A A
A A
hc N
P N P
hc
P N N
hc
P N P
N
Chọn A
Ví dụ 6: (ĐH−2012) Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu sau sai? A Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108
m/s dọc theo tia sáng B Phôtôn ánh sáng đơn sắc khác mang lượng khác C Năng lượng phôtôn không đổi truyền chân không
D Phôtôn tồn trạng thái đứng yên trạng thái chuyển động Hướng dẫn
Phôtôn tồn trạng thái chuyển động Khơng có phôtôn đứng yên
Chọn D
Chú ý: Nếu nguồn sáng phát từ O với công suất P (số phô tôn phát giây N = P/ε) phân bố theo hướng số phơtơn đập vào diện tích S đặt cách O khoảng R n N2S P 2S P 2S
hc
4 R R R
Nếu S có dạng hình trịn bán
kính r đường kính d 2
S r d / Do đó: n P 2 d2
hc R
R O
Ví dụ 7: Một nguồn sáng có cơng suất 3,58 W, phát ánh sáng tỏa theo hướng mà phơ tơn có lượng 3,975.10−19 J Một người quan sát đứng cách nguồn sáng 300 km Bỏ qua hấp thụ ánh sáng khí Tính số phơtơn lọt vào mắt người quan sát giây Coi bán kính mm
A 70 B 80 C 90 D 100
Hướng dẫn
2
2 19
N P 3,58
n S r 4.10 100
4 R R 3,975.10 300000
Chọn D
Ví dụ 8: Một nguồn sáng có cơng suất 2,4 W, phát ánh sáng có bước sóng 0,6 µm tỏa theo hướng Hãy xác định khoảng cách xa người cịn trơng thấy nguồn sáng Biết mắt cảm nhận ánh sáng có 100 phơtơn lọt vào mắt giây Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Coi đường kính vào khoảng mm Bỏ qua hấp thụ ánh sáng khí
(4)Á dụng: n P R2 2 pd2 100 2, 4.0, 6.10266 0, 042
hc R 19,875.10
R 269 km
Chọn D
Chú ý: Cường độ sáng (I − đơn vị W/m2) lượng ánh sáng truyền đơn vị thời gian
qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền:
2
A J P
I P IS N IS
S S m t s
Ví dụ 9: Ánh sáng đơn sắc với bước sóng 0,39.10−6 m chiếu vng góc vào diện tích cm2 Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Nếu cường độ ánh sáng 0,15 (W/m2) số photon đập lên diện tích đơn vị thời gian
A 5.8.1013 B 1,888.1014 C 3.118.1014 D 1.177.1014 Hướng dẫn
4
14 26
hc IS 0,15.4.10 , 0,39.10
IS P N N 1,177.10
hc 19,875.10
Chọn D
Ví dụ 10: Có hai tia sáng đơn sắc khác (1) (2) chiếu tới thấu kính lồi (làm thuỷ tinh) theo phương song song với trục (hình vẽ) Phát biểu sau xác:
A Chiết suất thuỷ tinh ánh sáng ứng với tia sáng (1) lớn chiết suất thuỷ tinh ánh sáng ứng với tia sáng (2)
B Năng lượng photon ứng với tia sáng (1) nhỏ lượng photon ứng với tia sáng (2)
(1)
(2) O
A
C Tiêu điểm chung thấu kính cho hai tia sáng A
D Ánh sáng ứng với tia sáng (1) có bước sóng ngắn ánh sáng ứng với tia sáng (2) Hướng dẫn
Tia hội tụ điểm xa thấu kính nên chiết suất bé hơn, tức bước sóng lớn Do đó, lượng phơtơn nhỏ Chọn B
2 Điều kiện để xảy tƣợng quang điện Để xảy tượng quang điện thì: 0 A
26
0
hc hf
hc 19,875.10 Js hc
A
Ví dụ 1: Cơng êlectrơn (êlectron) khỏi kim loại A = 1,88 eV Biết số Plăng h = 6,625.10−34 J.s, vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108m/s eV = 1,6.10−19 J Giới hạn quang điện kim loại
A 0,33 µm B 0,22 µm C 0,66 10−19 µm D 0,66 µm Hướng dẫn
Cách 1: 26 6
0 19
hc 19,875.10
0, 66.10 m A 1,88.1, 6.10
Chọn D
Cách 2:
34
0 19
hc 6, 625.10 l3.10 1, 242.10 1, 242 m A A eV 1, 6.10 A eV A eV
1, 242
0, 66 m 1,88
Ví dụ 2: Cơng kim loại 4,5 eV Trong xạ λ1 = 0,180 µm; λ2 = 0,440 µm.; λ3 = 0,280
µm; λ4 = 0,210 µm; λ5 = 0,320 µm, xạ gây tượng quang điện chiếu vào bề mặt
kim loại trên? Cho số Plăng 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s leV = 1,6.10−19 J
A λ1, λ4 λ3 B λ1 λ4 C λ2, λ5 λ3 D Không có xạ
Hướng dẫn
26
6
0 19
hc 19,975.10
0, 276.10 m A 4,5.1, 6.10
(5)Ví dụ 3: (ĐH−2012) Biết cơng electron kim loại: canxi, kali, bạc đồng là: 2,89 eV; 2,26 eV; 4,78 eV 4,14 eV Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,33 µm vào bề mặt kim loại Hiện tượng quang điện không xảy với kim loại sau đây?
A Kali đồng B Canxi bạc C Bạc đồng D Kali canxi Hướng dẫn
26
Ca K
6 19
hc 19,875.10 1eV
x 3, 76 eV A A
0,33.10 1, 6.10
: Gây tượng quang điện cho Ca, K không gây
ra tượng quang điện cho Bạc Đồng
Chọn C
Ví dụ 4: Trong thí nghiệm Hécxơ, chiếu ánh sáng hồng ngoại vào kẽm tích điện âm A điện tích âm kẽm B kẽm trung hòa điện
C điện tích kẽm khơng thay đổi D kẽm tích điện dương Hướng dẫn
Các kim loại thơng thường có giới hạn quang điện nằm vùng tử ngoại (trừ kim loại kiềm vài kiềm thổ nằm vùng nhìn thấy) Tia hồng ngoại khơng gây tượng quang điện ngồi nên điện tích kẽm khơng thay đổi ChọnC
Ví dụ 5: Khi chiếu chùm tia tử ngoại liên tục vào kẽm tích điện âm thấy kẽm: A dần electron trở thành mang điện dương
B dần điện tích âm trở nên trung hịa điện C dần điện tích dương
D tích điện âm
Hướng dẫn
Tia tử ngoại làm bứt electron khỏi kẽm làm cho kẽm dần điện tích âm đến kẽm trung hịa điện chưa dừng lại, electron tiếp tục bị bứt làm cho tích điện dương Chọn A
3 Công thức Anhxtanh * Công thức Anhxtanh: A W0d với
2 max 0d
mv W
2
Cường độ dịng quang điện bão hồ: Ibh n e (n so electron bị bứt giây)
* Vì chương trình khơng học cơng thức Anhxtanh nên muốn đề dạng tốn phải kèm theo giả thiết “năng lượng phơtơn = cơng + động ban đầu cực đại electron” hay “động ban đầu cực đại electron = lượng phơtơn − cơng thốt”
Ví dụ 1: (CĐ − 2013) Chiếu xạ có tần số f vào kim loại có cơng A gây tượng quang điện Giả sử electron hấp thụ phơtơn sử dụng phần lượng làm cơng thốt, phần cịn lại biến thành động K Nếu tần số xạ chiếu tới 2f động electron quang điện
A 2K − A B K − A C K + A D 2K + A
Hướng dẫn
hf A K
K ' 2hf A A K A 2K A 2hf A K '
Chọn D
Ví dụ 2: Chiếu chùm photon có lượng 5,678.10−19 (J) vào kim loại có cơng 3,975.10−19 (J) động ban đầu cực đại electron quang điện
A 1,703 10−19 J B 17,00 10−19 J C 0,76 10−19 J D 70,03 10−19 J Hướng dẫn
9 19 19
0d
W A 5, 678.10 3,975.10 1, 703.10 J Chọn A
Ví dụ 3: Chiếu chùm photon có lượng 9,9375.10−19 (J) vào kim loại có cơng 8,24.10−19 (J) Biết động cực đại electron hiệu lượng phơtơn cơng thốt, khối lượng êlectron 9,1.10−31 kg Tốc độ cực đại electron vừa bứt khỏi bề mặt
A 0,4.106 (m/s) B 0,8.106 (m/s) C 0,6.106 (m/s) D 0,9.106 (m/s) Hướng dẫn
2
6 max
0 max
mv
A v A 0, 6.10 m / s
2 m
Chọn C
Ví dụ 4: (ĐH−2012) Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng 0,542 µm 0,243 µm vào catơt tế bào quang điện Kim loại làm catơt có giới hạn quang điện 0,500 µm Biết khối lượng êlectron me =
(6)A 9,61.105 m/s B 9,24.105 m/s C 2,29.106 m/s D l,34.106m/s Hướng dẫn 15 max max 0 mv
hc hc hc hc
v 9, 61.10 m / s
2 m
Chọn A
Ví dụ 5: Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108m/s Chiếu vào kim loại có cơng electron 1,88 eV, ánh sáng bước sóng 0,489 µm Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Động
A 3,927.10−19 (J) B 1,056 10−19 (J) C 2,715 10−19 (J) D 1,128 10−19 (J) Hướng dẫn
34
19 19
o max
hc 6, 625.10 3.10
W A 1,88.1, 6.10 1, 056.10 J
0, 489.10
Chọn B
Chú ý: Dựa vào cơng thức Anhxtanh xây dựng thí nghiệm để xác định lại số me, h, c, A, λ0, e, Uh
2
1 h1
1
2
2 h
2
mv hc
hf A A eU
2 mv hc
hf A A eU
2
Ví dụ 6: (ĐH−2007) Lần lượt chiếu vào catốt tế bào quang điện xạ điện từ gồm xạ có bước sóng λ1 = 0,26 µm xạ có bước sóng λ2 = 1,2λ1 tốc độ ban đầu cực đại êlectrôn quang
điện bứt từ catốt v1 v2 với v2 = 0,75v1 Giới hạn quang điện λ0 kim loại làm catốt
A 1,00 pm B 1,45 fim C 0,42 pm D 0,90 pm Hướng dẫn
2
2
1
1
2 2
2
2
mv mv
hc hc hc hc
0, 75 0, 75 0, 75
2
vm 0, 75 mv
hc hc hc hc
2 1, 2
13hc hc
0, 4375 0, 42 um 48
Chọn C
4 Tế bào quang điện
*Gọi N, n n’ số phô tôn chiếu vào K s, số eclectron bứt khỏi K s số electron đến A 1s:
bh
hc
P N N n
H
n ' N
I n e hH
n ' N
h
I n ' e n
Trong đó, H gọi hiệu suất lượng tử h phần trăm electron đến A
K A
A
* Vì chương trình khơng học tế bào quang điện nên đề dạng tốn người đề thường thay cụm từ “tế bào quang điện” cụm từ “hai điện cực kim loại A K đặt chân khơng nối kín nguồn điện chiều, chùm sáng chiếu vào K làm bứt electron, electron bay phía A”
Ví dụ 1: (Dành cho hs học ban nâng cao) Một tế bào quang điện, chiếu xạ thích hợp điện áp anot catot có giá trị định có 30% quang electron bứt khỏi catot đến anot Người ta đo cường độ dòng điện chạy qua tế bào lúc mA Cường độ dịng quang điện bão hòa
A mA B mA C mA D 10 mA Hướng dẫn
bh
30 n ' I '
h I 10 mA
100 n I
(7)Ví dụ 2: Hai kim loại phẳng A B đặt song song đối diện nối kín ămpe kế Chiếu chùm xạ vào kim loại A, làm bứt quang electron có 25% bay B Nếu số ampe kế 1,4 µA electron bứt khỏi A giây
A 1,25.1012 B 35.1011 C 35.1012 D 35.1013 Hướng dẫn
6
12 19
n ' I I 1, 4.10
h n 35.10
n e n e h 1, 6.10 0, 25
Chọn C
Ví dụ 3: (Dành cho hs học ban nâng cao) Khi chiếu xạ có bước sóng 0,41 µm vào catốt tế bào quang điện, với công suất 3,03 W cường độ dịng quang điện bão hồ mA Hãy xác định hiệu suất lượng tử tế bào quang điện
A 0,2% B 0,3 % C 0,02% D 0,1% Hướng dẫn
bh bh
I
e I hc n
H 0, 2%
P
N e P
hc
Chọn A
Ví dụ 4: (Dành cho hs học ban nâng cao) Cơng êlectron natri A = 3,968.10−19J Cho h = 6,625.10−34Js, c = 3.108 m/s Chiếu chùm xạ có bước sóng λ vào tế bào quang điện catốt làm Na cường độ dịng quang điện bão hịa 0,3 µA Biết hai trăm phơtơn đập vào catốt có êlectron quang điện bứt khỏi catot Cơng suất chùm xạ chiếu vào catốt 207 µW Bước sóng λ có giá trị
A 0,3 µm B 0,46 µm C 0,36 µm D 0,4 µm Hướng dẫn
bh
6 26
bh
10
I
e I hc
n 0,3.10 19,875.10
H 0, 005 0,36 m
P
N e P 1, 6.10 207.10
hc
Ví dụ 5: (Dành cho hs học ban nâng cao) Chiếu chùm xạ đơn sắc có bước sóng 0,2 µm thích hợp vào catốt tế bào quang điện với công suất mW Cứ 10000 phôtôn chiếu vào catơt có 94 electron bị bứt Biết điện tích êlectrơn, tốc độ ánh sáng chân khơng số Plăng −1,6.10−19 C, 3.108 m/s 6,625.10−34 J.s Nếu cường độ dòng quang điện 2,25 µA có phần trăm electron đến anốt
A 0,9% B 30% C 50% D 19%
Hướng dẫn
6 26
19
I I
e e
n ' Ihc 94 2, 25.10 19,875.10
hH h
P P
N e P 10000 1, 6.10 3.10 0, 2.10 hc
h 0,5 50%
Chọn C
Ví dụ 6: Hai kim loại phẳng A B đặt song song đối diện nối kín ămpe kế Chiếu chùm xạ cơng suất mW mà phơtơn có lượng 9,9.10−19 (J) vào kim loại A, làm bứt quang electron Cứ 10000 phơtơn chiếu vào A có 94 electron bị bứt số đến B Nếu số ampe kế 3,375 µA có phần trăm electron không đến B?
A 74% B 30% C 26% D 19%
Hướng dẫn
6 19 19
I I
e e
n ' Ihc 94 3,375.10 9,9.10
hH h h 0, 74 74%
P P
N e P 10000 1, 6.10 3.10
hc
Phần trăm không đến B 100% − 74% = 26% Chọn C
5 Điện cực đại vật dẫn trung hoà đặt lập
Khi photon có bước sóng thích hợp ( 0 ) chiếu vào điện cực làm bứt electron điện cực
(8)Khi điện điện cực đạt giá trị cực đại vmax đơn vị thời gian có electron
bứt khỏi bề mặt phơtơn cung cấp lượng có nhiêu electron bị điện cực tích điện dương hút về, điện điện cực không tăng Lúc động ban đầu cực đại electron quang điện điện trường, tức là:
2 max
max 01 h max h
mv
e V W A eU V U
2
Điện lượng cực đại vật: Qmax = CVmax
Khi nối vật với đất dây dẫn có điện trở R dịng điện cực đại chạy qua: Imax = Vmax/R
Điện lượng cực đại chạy qua điện trở sau thời gian t: qmax = Imaxt
Ví dụ 1: Cơng êlectrơn cầu kim loại 2,36 eV Chiếu ánh sáng kích thích mà photon có lượng 4,78 eV vào cầu kim loại đặt lập điện cực đại cầu là:
A 2,11 V B 2,42 V C 1,1 V D 11 V Hướng dẫn
max max
A e V 4, 78eV 2,36eV e V V 2, 42 V
Chọn B
Ví dụ 2: Chiếu xạ điện từ có bước sóng λ vào kim loại có giới hạn quang điện 0,3624 µm (được đặt lập trung hồ điện) điện cực đại (V) Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân khơng điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Tính bước sóng λ
A 0,1132 µm B 0,1932 µm C 0,4932 µm D 0,0932 µm Hướng dẫn
max max
0
hc hc
A e V e V 0,1932 m
Chọn B
Ví dụ 3: Chiếu chùm photon có lượng 10 eV vào cầu kim loại có cơng (eV) đặt lập trung hịa điện Sau chiếu thời gian cầu nối với đất qua điện trở (Ω.) dịng điện cực đại qua điện trở
A 1,32 A B 2,34 A C 2,64 A D 3,5 A Hướng dẫn
max
max h
V
V U A V I 3,5 A
e R
Chọn D
Ví dụ 4: Chiếu đồng thời ba xạ có bước sóng 0,2 µm, 0,18 µm 0,25 µm vào cầu kim loại (có cơng electron 7,23.10−19 (J) đặt lập trung hịa điện Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân không điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Sau chiếu thời gian điện cực đại cầu đạt
A 2,38 V B 4,07 V C 1,69 V D 0,69 V Hướng dẫn
Khi chiếu đồng thời nhiều xạ ta cần tính phổ tơn có lượng lớn nhất, bước sóng nhỏ (λ = 0,18 µm)
max h
1 hc
V U A 2,38 V
e
Chọn A
Ví dụ 5: Khi chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim loại đặt lập trung hịa điện xảy
hiện tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron
quang điện cơng kim loại Chiếu tiếp xạ có tần số f2 = f1 + f vào cầu thỉ
điện cực đại 5V1 Hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu nói trung hịa
điện điện cực đại cầu
A 4V1 B 2,5V1 C 2V1 D 3V1
Hướng dẫn Áp dụng công thức:
1 1
max
1 1
hf A e V A e V
A e V
h f f A e 5V hf e V
max max
hf A e V V 3V Chọn D
Ví dụ 6: Khi chiếu xạ có bước sóng λ1 vào cầu kim loại đặt lập trung hịa điện xảy
ra tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron
quang điện nửa cơng kim loại Chiếu tiếp xạ có bước sóng λ2 = λ1− λ vào cầu
này điện cực đại 5V1 Hỏi chiếu riêng xạ có bước sóng λ vào cầu nói
(9)A 4V1 B 2,5V1 C 2V1 D 3,25V1
Hướng dẫn
1
1
1
2
hc A e V
hc hcV
A e V
hc A e
A e V
1
A e V
1
1
hc hc 4hc hc 21
e V A e V A e V 21 e V
2 2
hc hc 21
A e V e V e V V 3, 25V
4
Chọn D
6 Quãng đƣờng đƣợc tối đa điện trƣờng cản
Sau bứt khỏi bề mặt điện cực electron có động ban đầu cực đại Wođ, nhờ có động
này mà electron tiếp tục chuyển động Khi điện trường cản electron dần động electron dừng lại hết động (sau quãng đường S)
Động cực đại ban đầu electrôn (ε − A) = công điện trường cản (ACF Sc e E S)s ), tức là: h
C C
U A S
e E E
Bây giờ, ta nhớ lạiVmax Uh S U / Eh C
Viết chung công thức: A eUh A e Vmax A e E S.C
Ví dụ 1: Một điện cực phẳng làm kim loại có cơng 3,2.10−19 (J) chiếu xạ photon có lượng 4,8 10−19 (J) Cho điện tích electron −1,6 10−19 (C) Hỏi electron quang điện rời xa bề mặt khoảng tối đa bên ngồi điện cực có điện trường cản (V/m)
A 0,2 m B 0,4 m C 0,1 m D 0,3 m Hướng dẫn
19
od C 19
can
A 1, 6.10
A W A e E S S 0, m
eE 1, 6.10
Chọn A
Ví dụ 2: Một cầu nhơm chiếu xạ tử ngoại có bước sóng 83 nm xảy tượng quang điện Biết giới hạn quang điện nhôm 332 nm Cho số Plăng h = 6.625.10−34J.s, tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108
m/s Hỏi electron quang điện rời xa bề mặt khoảng tối đa bên điện cực có điện trường cản 7,5 (V/cm)
A 0,018 m B 1,5 m C 0,2245 m D 0,015 m Hướng dẫn
C
can C
A hc 1
A e E S S 0, 015 m
eE e E
Chọn D
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Cơng êlectrơn khói kim loại A = 6,625.10−19 J, số Plăng h = 6,625.10−34 J.s, tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108
m/s Giới hạn quang điện kim loại A 0,250 μm B 0,300 μm C 0,375 μm D 0,295 μm
Bài 2: Chiếu chùm sáng đơn sắc: chùm có tần số 1015 Hz chùm có bước sóng 0,2 μm vào kim loại có cơng 5,2 eV có tượng quang điện xảy không?
A hai có B hai khơng C D
Bài 3: Lần ượt chiếu vào kim loại có cơng 6,625 eV bước sóng: λ1 = 0,1875 (μm); λ2 = 0,1925
(μm); λ3 = 0,1685 (μm) Hỏi bước sóng gây tượng quang điện?
A λ1; λ2; λ3 B λ2; λ3 C λ1; λ3 D λ3
Bài 4: Chiếu chùm photon có lượng 4,96875.10−19 (J) vào điện cực phẳng có cơng 3.10−19 (J) Biết điện tích electron 1,6.10−19 C Hỏi eletron quang điện rời xa bề mặt tối đa khoảng bên ngồi điện cực có điện trường cản 7,5 (V/m)?
A 0,164 m B 0,414 m C 0,124 m D 0,166 m
Bài 5: Hiện tượng quang điện bắt đầu xảy chiếu vào kim loại ánh sáng có bước sóng 400 nm Một kim loại khác có cơng lớn gấp đơi cơng kim loại thứ muốn xảy tượng quang điện ánh sáng chiếu tới phải có bước sóng lớn bằng:
(10)Bài 6: Chiếu bốn xạ có bước sóng theo thứ tự λ1, λ2, λ3 λ4 vào bọn qua cầu tích điện âm
bằng Cs, Bạc, Kẽm Natri điện tích bốn cầu thay đổi Chọn cầu A Bước sóng nhỏ bốn bước sóng λ1
B Bước sóng lớn bốn bước sóng λ4
C Nếu dùng xạ có bước sóng λ2 chắn gây tượng quang điện cho bốn cầu nói
trên
D Nếu dùng xạ có bước sóng λ3 khơng thể gây tượng quang điện cho bốn cầu nói
trên
Bài 7: Một nguồn xạ có cơng suất phát sáng W phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,7 µm Cho số Plăng tốc độ ánh sáng chân không h = 6,625.10−34 Js, c = 3.108m/s số phơtơn phát giây là:
A 3,52.1019 B 3,52.1020 C 3,52.1018 D 3,52.1016
Bài 8: Một đèn phát ánh sáng đơn sắc có cơng suất P = 1,25 W, 10 s phát 3,075.1019
phôtôn Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Bức xạ có bước sóng
A 0,52 μm B 0,30 μm C 0,45 μm D 0,49 μm
Bài 9: Nguồn sáng X có cơng suất P1 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 400 nm Nguồn sáng Y có cơng
suất P2 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm Trong khoảng thời gian, tỉ số số
phôtôn mà nguồn sáng X phát so với sốphôtôn mà nguôn sáng Y phát 5/4 Tỉ số P1/P2
A 8/15 B 6/5 C 5/6 D 15/8
Bài 10: Hai nguồn sáng λ1 f2 có cơng suất phát sáng Nguồn đơn sắc bước sóng λ1 = 600 nm phát
3,62.1020 phôtôn phút Nguồn đơn sắc tần số f2 = 6,0.1014 Hz phát phôtôn
giờ?
A 3,01.1010 B.1,09.1024 C 1,81.1022 D 5,02.1018
Bài 11: Một đèn Na chiếu sáng có cơng suất phát xạ P = 100 W Bước sóng ánh sáng vàng đèn phát 0,589 μm Hỏi 30 s, đèn phát phôtôn? Cho số plăng h = 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng toong chân không c = 3.108 m/s
A 8,9.1024 B 8,9.1021 C 2,96.1020 D 9,9.1024
Bài 12: Một nguồn sáng có cơng suất W, phát ánh sáng có bước sóng 0,597 μm tỏa theo hướng Hãy xác định khoảng cách xa người cịn trơng thấy nguồn sáng Biết mắt cịn cảm nhận ánh sáng có 80 phôtôn lọt vào mắt giây Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108
m/s Coi đường kính vào khoảng mm Bỏ qua hấp thụ ánh sáng khí
A 470 lon B 2741cm C 220 m D km
Bài 13: Ánh sáng đơn sắc với bước sóng 0,4.10−6 m chiếu vng góc vào diện tích 4,5 cm2 Cho số Plăng 6,625.10−34 Js tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Nếu cường độ ánh sáng 0,15 (W/m2) số photon đập lên điện tích đơn vị thời gian
A 5,8.l013 B 1,358.1014 C 3,118.1014 D 1,177.1014
Bài 14: Khi chiếu vào bề mặt kim loại có cơng electron A chùm xạ có bước sóng nửa bước sóng giới hạn quang điện động ban đầu cực đại electron quang điện
A 2A B A C 0,5A D 0,75A
Bài 15: Chiếu chùm photon có lượng 7,625.10−19
(J) vào kim loại có cơng 6,425.10−19 (J) động ban đầu cực đại electron quang điện đạt
A 1,2.10−19 J B 1,4 10−19 J C 14,0 10−19 J D 12,0 10−19 J
Bài 16: Chiếu xạ đơn sắc có bước sóng 0,25 μm vào kim loại có cơng 2,26.10−19 J Cho số Plăng 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s leV = 1,6.10−19 (J) Động ban đầu cực đại electron bắt đầu bứt khỏi bề mặt
A 3,76 eV B 3,26 eV C 3,46 eV D 3,56 eV
Bài 17: Chiếu chùm photon mà hạt có lượng 7,95.10−19 (J) vào kim loại có cơng 3,975.10−199 (J) Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Động
A 3,97.10−19 (J) B 4,15.10−19 (J) C 2,75.10−19 (J) D 3,18.10−19 (J)
Bài 18: Chiếu xạ có bước sóng 0,15 μm vào catốt tế bào quang điện Kim loại làm catốt có giới hạn quang điện 0,30 μm Cho số Plăng h = 6,625.10−34 J.S, tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Động ban đâu cực đại electron quang điện có giá trị
(11)Bài 19: Một cầu kim loại chiếu chùm xạ photon có lượng 4,14 eV xảy tượng quang điện Vì bên ngồi điện cực có điện trường cản (V/m) nên electron quang điện rời xa bề mặt khoảng tối đa 0,2 m Cơng electron cầu
A 3,24 eV B 21 eV C 3,14 eV D 2,5 eV
Bài 20: Chiếu xạ có sóng 0,32 µm catot tế bào quang điện có cơng thoát electron 3,88 eV Cho số Plăng 6,625.10−31 kg Tốc độ ban đầu cực đại quang electron là:
A 3,75.10−31 m/s B 0,25.10−31 m/s C 6,2.10−31 m/s D 3,75 ktn/s
Bài 21: Chiếu vào kim loại có giới hạn quang điện 0,66 μm xạ có bước sóng 0,33 μm Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Cho số Plăng 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s khối lượng electron 9,1.10−31 kg Tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện :
A 0,6.106 (m/s) B 0,8.106 (m/s) C 0,7.106(m/s) D 0,9.106 (m/s)
Bài 22: Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,4 μm vào catốt tế bào quang điện có cơng elechơn quang điện eV Vận tốc ban đầu cực đại electron quang điện
A 0,623 106 (m/s) B 0,8.106 (m/s) C 0,4.106 (m/s) D 0,9.106 (m/s) Bài 23: Cho số Plăng 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s khối lượng êlecừon 9,1.10−31 kg Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,5 μm vào kim loại có cơng 3,088.10−19 J Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Tốc độ ban đầu electron bứt khỏi kim loại
A 0,45 106 (m/s) B 0,8.106 (m/s) C 0,44.106 (m/s) D 0,9.106 (m/s)
Bài 24: Một cầu kim loại có cơng eV chiếu chùm xạ photon có lượng 6,4 eV xảy tượng quang điện Vì bên ngồi điện cực có điện trường cản nên electron quang điện rời xa bề mặt khoảng tối đa 0,4 m Độ lớn cường độ điện trường
A 3,1 V/m B 21 V/m C 3,4 V/m D 8,5 V/m
Bài 25: Cho số Plăng 6,625.10−34 Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s khối lượng electron 9,1.10−31 kg Chiếu vào cầu kim loại ánh sáng có bước sóng λ = 0,33 μm electron bứt có tốc độ 0,82.106
(m/s) Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Giới hạn quang điện kim loại
A 0,65 μm B 0,66 μm C 0,67 μm D 0,68 μm
Bài 26: Chiếu chùm ánh sáng có hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 λ2 vào
kim loại có giới hạn quang điện λ0 Biết λ1 = 5λ2 = λ0/2 Tỉ số tốc độ ban đầu cực đại quang electron
tương ứng với bước sóng λ2 λ1
A 1/3 B 0,58 C 1,7 D
Bài 27: Khi chiếu xạ có bước sóng λ1 vào cầu kim loại đặt lập trang hịa điện xảy
hiện tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron
quang điện cơng kim loại Chiếu tiếp xạ có bưởc sóng λ2 = λ1 − λ vào cầu
thì điện cực đại 5V1 Hỏi chiếu riêng xạ có bước sóng λ vào cầu nói trung
hịa điện điện cực đại cầu
A 2V1 B 2,5V1 C 4V1 D 3,25V1
Bài 28: Khi chiếu xạ có bước sóng λ1 vào cầu kim loại đặt lập trung hịa điện xảy
ra tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron
quang điện cơng kim loại Chiểu tiếp xạ có bước sóng λ2 = λ1 − λ vào cầu
thì điện cực đại 4V1 Hỏi chiếu riêng xạ có bước sóng λ vào cầu nói ừên trung
hịa điện điện cực đại cầu
A 4V1/3 B 3,25V1 C 2V1 D 7V1/3
Bài 29: Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc Laser có bước sóng λL vào khe S thí nghiệm giao thoa lâng
(khoảng cách hai khe mm khoảng cách từ hai khe đến m ưên ảnh quan sát hệ vân giao thoa với khoảng cách 11 vân sáng liên tiếp 11 mm Một kim loại có giới hạn quang điện 0,5 λL đặt cô lập điện Người ta chiếu sáng xạ có bước sóng λ
thấy điện cực đại kim loại 2,4 V Tính λ
A 0,25 μm B 0,18 μm C 0,19 μm D 0,3 μm
Bài 30: Một điện cực có giới hạn quang điện 332 (nm), chiếu xạ có bước sóng 83 (nm) gây tượng quang điện Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng điện tích electron h = 6,625.10−34 Js, c = 3.108 (m/s) 1,6.10−19 (C) Sau chiếu thời gian điện cực nối với đất qua điện trở (Ω) dịng điện cực đại qua điện hở
(12)Bài 31: Chiếu đồng thời xạ có bước sóng 0,3μm; 0,39 μm; 0,48 μm 0,28 μm vào cầu kim loại không mang điện đặt cô lập điện có giới hạn quang điện 0,45 μm cầu hở nên tích điện dương Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân khơng điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Điện cực đại cầu là:
A 1,676 V B 1,380 V C 1,876 V D 1,576 V
Bài 32: (ĐH − 2008) Khi chiếu hai xạ có tần số f1, f2 (với f1 < f2) vào cầu kim loại
đặt lập xảy tượng quang điện với điện cực đại cầu V1, V2 Nếu
chiếu đồng thời hai xạ ưên vào cầu điện cực đại A V2 B |V1 − V2| C (V1 + V2) D V1
Bài 33: Cơng electron kim loại 2,4 eV Cho số Plăng điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Nếu chiếu đồng thời hai xạ có tần số f1 = 1015 Hz f2 =
1,5.1015 Hz vào kim loại đặt lập điện lớn kim là: A 3,81 V B 1,74 V C 5,55 V D 2,78 V
Bài 34: Khi chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim loại đặt lập trung hịa điện xảy
hiện tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron
quang điện công kim loại Chiếu tiếp xạ có tần số f2 = f1 + f vào cầu
điện cực đại 4V1 Hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu nói trung hịa
điện điện cực đại cầu
A 2V1 B 2,5V1 C 3V1 D 4V1
Bài 35: Một kim loại có giới hạn quang điện 0,275 μm đặt cô lập trung hòa điện Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân khơng điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Người ta chiếu vào xạ có bước sóng 0,18 μm thấy điện cực đại kim loại
A 2,4 V B 2,5 V C 5,4 V D 0,8 V
Bài 36: Chiếu xạ điện từ có bước sóng λ vào kim loại có giới hạn quang điện 0,66 μm (được đặt lập trung hồ điện) điện cực đại (V) Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân khơng điện tích electron 6,625.10−34 Js, 3.108 (m/s) −1,6.10−19 (C) Tính bước sóng λ
A 0,3 μm B 0,1926 μm C 0,184 μm D 0,25 μm
Bài 37: Cường độ dòng quang điện bão hòa tế bào quang điện 8µA Số electron quang điện bứt khỏi catốt giây
A 4,5.1013 hạt B 5,5.1012 hạt C 6.1014 hạt D 5.1013 hạt
Bài 38: Trong 10 s, số election đến anôt tế bào quang điện 3.1016 Cường độ dịng quang điện lúc
A 0,48 A B 4,8 A C 0,48 mA D 4,8 mA
Bài 39: Hai kim loại phẳng A B đặt song song đổi diện nối kín ămpe kế Chiếu chùm xạ vào kim loại A, làm bứt quang electron có 50% bay B Nếu số ampe kế 6,4 μA election bứt khỏi A giây
A 1,25.1012 B 35.1011 C 35.1012 D 8.1013
Bài 40: Một điện cực nhôm chiếu xạ tử ngoại có bước sóng 83 (nm) Biết cơng suất chùm xạ mW hiệu suất lượng tử 0,01% Số electron quang điện bứt khỏi điện cực giây
A 1,25.1012 B 1,35.1012 C l,25.1011 D l,37.1011
Bài 41: Chiếu ánh sáng có bước sóng 0,18 μm vào catốt tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0,275 μm Công suất ánh sáng 2,5 W Hiệu suất quang điện 1% Cường độ dòng quang điện bão hòa
A 36,2 mA B 0,36 mA C 3,62 mA D 0,36 A
Bài 42: Catốt tế bào quang điện chiếu xạ có λ = 0,3975 urn Cho cường độ dòng quang điện bão hòa I = 2μA hiệu suất quang điện 0,5% Số photon tới catot giây
A 1,5.1015 photon B 2.1015 photon C 2,5.1015 photon D 5.1015photon
Bài 43: Trong tượng quang điện mà dòng quang điện đạt giá trị bão hòa, số election đến anốt 10 s 3.10−6 hiệu suất lượng tử 40% So photon đập vào catốt phút
A.45.108 photon/phút B 4,5.108 photon/phút C 45.1016 photon/phút D 0,75.1016 photon/phút
(13)là 4,5 μA Hỏi có phần trăm phơtơn chiếu vào gây tượng quang điện? Cho số Plang 6,625.10−34Js, tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s điện tích electron là−1,6.10−19 C
A 0,4% B 0,3% C 0,94% D 0,1%
Bài 45: Một tế bào quang điện, chiếu xạ thích hợp photon có lượng 6,8.10−19 (J) điện áp anot catotcó giá trị định có 30% quang electron bứt khỏi catot đến anot Người ta đo cường độ dịng điện chạy qua tế bào lúc mA hiệu suất lượng tử tế bào 1% Công suất chùm sáng chiếu vào catot
A 3,5 W B 4,25 W C 2,5 W D 4,5 W
Bài 46: Một hình trụ rỗng chân khơng, mặt xung quanh làm thủỵ tinh cách điện hai đáy A B làm kim loại, phía ngồi hình trụ, A nối với cực âm B nối với cực dương nguồn điện chiều Ở hình trụ, chiếu chùm xạ đơn sắc cơng suất 4,9 mW mà phơtơn có lượng 9,8.10−19 (J) vào đáy A, làm bứt electron Cứ 100 phơtơn chiếu vào A có electron quang điện bứt Biết cường độ dòng điện qua nguồn 1,6 μA Hỏi có phần trăm electron quang điện bứt khỏi A không đến B?
A 74% B 20% C 80% D 19%
Bài 47: Khi chiếu hai xạ điện từ có bước sóng λ 2λ vào kim loại tỉ số động ban đầu cực đại quang electron bứt khỏi kim loại Giới hạn quang điện kim loại λ0 Tính tỉ
số: λ0/λ
A 16/9 B C 16/7 D 8/7
Bài 48: Chiếu hai xạ có bước sóng 400 nm 0,25 μm lên kim loại thấy tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện có độ lớn gấp đôi Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Giới hạn quang điện kim loại là:
A 0,55 μm B 0,56 μm C 0,5 μm D 0,58 μm
Bài 49: Lần lượt chiếu vào catơt có cơng A tế bào quang điện hai chùm phơtơn có lượng ε 1,5ε động ban đầu cực đại electron quang điện lần
A ε = 0,75.A B ε = 0,75.A C ε = 0,25.A D ε = 4.A
Bài 50: Chiếu tới bề mặt catốt tế bào quang điện hai xạ có bước sóng 0,4 μm 0,5 μm tốc độ ban đàu cực đại electron bắn khác 1,5 lần Giới hạn quang điện
A 0,775 μm B 0,6 μm C 0,25 μm D 0,625 μm
Bài 51 : Chiếu xạ có bước sóng λ1 = 0,405 μm vào catốt tế bào quang điện tốc độ ban đầu
cực đại electron V1 thay xạ khác có tần số F2 = 16.1014 Hz tốc độ ban đầu cực đại electron
V2 = 2V1 Cơng electron khỏi catôt
A 2,2 (eV) B 1,6 (eV) C 1,88 (eV) D 3,2 (eV)
Bài 52: Chiếu xạ có bước sóng λ, 2λ, 3λ vào catốt tế bào quang điện động ban đầu cực đại electron quang điện kW, 2W, W Xác định giá tri k
A B C D
Bài 53: Chiếu xạ có tần số f, 2f, 3f vào catốt tế bào quang điện tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện v, 2v, kV Xác định giá trị k
A B C D
Bài 54: Chiếu xạ có tần số f, 2f, 4f vào catốt tế bào quang điện tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện v, 2v, kv Giá trị k
A B C D 10
ĐÁP ÁN BÀI TẬP TỰ LUYỆN
1.B 2.D 3.C 4.A 5.A 6.C 7.C 8.D 9.D 10.C
(14)Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TỪ TRUỜNG
1 Chuyển động từ trƣờng theo phƣơng vng góc
Chùm hẹp electron quang điện có tốc độ v0 hướng vào từ trường có cảm ứng từ B theo
hướng vng góc với từ trường lực Lorenx đóng vai trị lực hướng tâm làm cho hat chuyển động tròn
đều: 20
0
mv mv
e v B r
r e B
Ví dụ 1: Cho chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 7,31.105
(m/s) hướng vào từ trường có cảm ứng từ 9,1.10−5 (T) theo hướng vng góc với từ trường Biết khối lượng điện tích electron lân lượt 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Xác định bán kính quỹ đạo electron từ trường
A cm B 4,5 cm C 5,7 cm D 4,6 cm Hướng dẫn
0
mv
r 0, 046 m e B
Chọn D
Ví dụ 2: Cho chùm hẹp electron quang điện hướng vào từ trường cảm ứng từ B = 10−4T theo phương vng góc với từ trường Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31(kg) −1,6.10−19 (C) Tính chu kì electron từ trường
A µs B µs C 0,26 µs D 0,36 µs
Hướng dẫn
6
0 e B
mv v
r T 0,36.10 s
e B r m
Chọn D
2 Chuyển động điện trƣờng
a Chuyển động điện trƣờng dọc theo đƣờng sức Electron chuyển động điện trường từ M đến N:
2
N M
N M NM NM
mv mv
W W e U e U
2
Để dễ nhớ công thức ta thay M K N A công thức: WAWLe UAK
Electron chuyển động biến đổi dọc theo đường sức, với vận tốc ban đầu v0 gia tốc có độ lớn:
eE eU
a
m md
* Nếu electron chuyển động hướng với đường sức lực điện cản trở chuyển động nên chuyển động chậm dần
Quãng đường được:
1 S v t at
2
Vận tốc thời điểm t:
2
v v at
v v 2aS
* Nếu electron chuyển động ngược hướng với đường sức lực điện chiều với chiều chuyển động nên chuyển động nhanh dần
Quãng đường được:
1 S v t at
2
Vận tốc thời điểm t:
2
v v at
v v 2aS
Ví dụ 1: Khí chiếu photon có lượng 5,5 eV vào kim loại có cơng eV Cho lượng mà quang electron hấp thụ phan dùng để giải phóng Phần cịn lại hồn tồn biến thành động Tách electron cho bay từ M đến N điện trường với hiệu điện
NM
U 2 V Động electron N là:
A 1,5 (eV) B 2,5 (eV) C 5,5 (eV) D 3,5 (eV) Hướng dẫn
N N NM N NM
(15)Ví dụ 2: Khi chiếu xạ có bước sóng 400 (nm) vào bề mặt catốt tế bào quang điện có cơng (eV) Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ lớn cho bay từ M đến N điện trường mà hiệu điện UMN = −5 (V) Tính tốc độ electron điểm N
A 1,245.106 (m/s) B 1,236.106 (m/s) C 1,465.106 (m/s) D 2,125.106 (m/s) Hướng dẫn
2 2
N max N
NM MN
mv mv mv hc
e U A e U
2
6
N MN
2 hc
v A e U 1, 465.10 m / s m
Chọn C
Ví dụ 3: Cho chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) bay dọc theo đường sức điện trường có cường độ 9,1 (V/m) cho hướng vận tốc ngược hướng với điện trường Tính quãng đường sau thời gian 1000 ns Biết khối lượng điện tích êlectron 9,1.10−31 kg −1,6.10−19 C
A 1,6 (m) B 1,8 (m) C 0,2 (m) D 2,5 (m) Hướng dẫn
Hạt chuyển động nhanh dần với gia tốc: a F e E 1, 6.1012m / s2
m m
2
2 12
0
1
S v t at 10 1000.10 1, 6.10 1000.10 1,8 m
2
Chọn B
b Chuyển động điện trƣờng theo phƣơng vng góc với đƣờng sức
+ Chọn hệ trục toạ độ vng góc Oxy, gốc O trùng với vị trí lúc hạt vào tụ diện, trục Ox có phương song song với hai tụ có chiều với chiều chuyển động hạt trục Oy có phương chiều trùng với phương chiều lực điện tác dụng lên hạt
+ Phân tích chuyển động thành hai thành phần:
+ Theo phương Ox: chuyển động quán tính với vận tốc v, theo phương Oy: chuyển động biến đổi với vận tốc ban đầu gia tốc có độ lớn: a eE eU
m md
+ Vì phương trình chuyển động electron điện trường là: 02
x v t at y
+ Phương trình quỹ đạo: 2
a
y x
2v
(Parabol) Vận tốc hạt thời điểm t:
2 2
2 2
x y
v v v x ' y ' v at
+ Gọi thời gian chuyển động điện trường, hai trường hợp xảy ra: E v v d x y v v O y
− Nếu hạt khỏi tụ điêm D có toạ độ x , yD D thì:
D D x v a v y
− Nếu hạt chạm vào dương điểm C có toạ độ (x , yC C x) thì:
C 2 C x v 2h a a y h Vì vậy: 2h , v a
+ Gọi góc lệch phương chuyển động hạt điểm M có hồnh độ x tính hai cách sau:
− Đó góc hợp tiếp tuyến điểm so với trục hồnh, tức là:
2
ax tan y ' tan
x v
Đó góc hợp bới véctơ vận tốc trục Ox thời điểm t: y
2
x 0
v y ' at ax tan
v x ' v v
(16)2 y y V 0 y
v v v v v v v tan
v v cos v
với vvat (nếu tính lúc khỏi tụ lấy t 1, cịn lúc đập vào dương
2
t )
Ví dụ 1: Hai kim loại phẳng có độ dài 30 cm đặt nằm ngang, song song cách khoảng 16 cm Giữa hai tụ có hiệu điện 4,55 (V) Hướng chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 106 (m/s) theo phương ngang vào hai điểm O cách hai Khối lượng electron 9,1.10−31 kg Tính thời gian electron chuyển động tụ
A 100(ns) B 50 (ns) C 179 (ns) D 300 (ns) Hướng dẫn 12 12 0,3
t 300.10 s
v 10 e U
F
a 5.10 m / s
m md 2h 2.0, 08
t 179.10 s
a 5.10
Ví dụ 2: Hai kim loại phẳng đặt nằm ngang, đối diện, song song cách khoảng d tạo thành tụ điện phẳng Giữa hai tụ có hiệu điện U Hướng chùm hẹp electron quang điện có tốc độ V theo phương ngang vào hai điểm O cách hai vừa khỏi hai có tốc độ 2V Khi vừa khỏi tụ điện vec tơ vận tốc hợp với véc tơ vận tốc ban đầu góc
A 30° B 60° C 45° D 90°
v v Hướng dẫn 0 0 v v cos 60 v 2v
Chọn B
c Chuyển động điện trƣờng theo phƣơng * Trường hợp v0 Oy hợp với góc 0° < α < 90°
+ Chọn hệ trục toạ độ vng góc Oxy, gốc O trùng với vị trí lúc hạt vào tụ điện, trục Ox có phương song song với hai tụ có chiều với chiều chuyển động hạt trục Oy có phương chiều trùng với phương chiều lực điện tác dụng lên hạt
+ Phân tích chuyển động thành hai thành phần:
+ Theo phương Ox: chuyển động quán tính với vận tốcv0xv sin0 ,
còn theo phương Oy, chuyển động biến đổi với vận tốc ban đầu
oy
v v cos với gia tốc có độ lớn: a e E e U m md y O v co s x d h
v sin
E
+ Vì phương trình chuyển động là:
0
2
x v sin
at y v cos t
2
+ Phương trình quỹ đạo:
2
a
y x c tan x
2v sin
(Parabol)
+ Gọi thời gian chuyển động
2
a
y h v cos h
2
+ Hạt đập vào dương điểm C có tọa độ:
C
2 c
x v sin a y v sin
(17)+ Chọn hệ trục toạ độ vng góc Oxy, gốc O trùng với vị trí lúc hạt vào tụ điện, trục Ox có phương song song với hai tụ có chiều với chiều chuyển động hạt trục Oy có phương chiều trùng với phương chiều lực điện tác dụng lên hạt
+ Phân tích chuyển động thành hai thành phần:
+ Theo phương Ox, chuyển động quán tính với vận tốc v0xv sin0 ,
theo phươmg Oy, chuyển động biến đổi với vận tốc ban đầu
0y
v v cos với gia tốc có độ lớn a e E e U m md
y
O
0
v cos
x d h E
v sin C
D
+ Vì phương trình chuyển động là:
0
2
x v sin t at y v cos t
2
+ Phương trình quỹ đạo:
2
a
y x cot an x
2v sin
(Parabol)
+ Gọi thời gian chuyển động
2
a
y h v cos h
2
+ Hạt đập vào dương điểm C có tọa độ:
C
2
C
x v sin
a y v sin
2
Bài toán tổng quát 1: Hai cực A, B tụ điện phẳng rộng làm kim loại đặt song song đối diện Đặt hai A B hiệu điện UAB >
Chiếu vào O A xạ đơn sắc thích hợp làm bứt electron khỏi bề mặt (xem hình) Tính hmax, Smax B
Hướng dẫn
Ta nhớ lại, trường hợp ném thẳng đứng từ lên với vận tốc ném v0 đạt
d max S O max h b B A 45
độ cao cực đại hmax xác định sau:
2
2
0 max max
v
v v 2gh h
2g
Để ném xiên xa góc ném 45° tầm xa cực đại: Smax2hmax
Trở lại toán, gia tốc a e E e U m md
đóng vai trị g nên:
2
max max max max
v
h ;S 2h ; b d h 2a
Ví dụ 1: Hai cực A, B tụ điện phẳng rộng làm kim loại đặt song song đổi diện Khoảng cách hai cm Chiếu vào O A xạ đơn sắc tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện 0,76.106
(m/s) Khối lượng điện tích electron 9.1.10−31 kg −1,6.10−19 C Đặt hai A B hiệu điện UAB = 4,55 (V) Các electron quang điện có thề tới
cách bán B đoạn gần bao nhiêu?
A 6,4 cm B 2,5 cm C 1,4 cm D 2,6 cm Hướng dẫn
2
13
max 13
0, 76.10
e U v
F
a 2.10 m / s h 1, 4.10 m
m md 2a 2.2.10
max
b d h 2, cm
Chọn D
Ví dụ 2: Hai cực A, B tụ điện phẳng làm kim loại Khoảng cách hai cm Chiếu vào O A xạ đơn sắc có bước sóng (xem hình) tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện 106
(m/s) Đặt hai A B hiệu điện UAB = 4,55 (V) Khối lượng
điện tích electron 9,1.10−31 kg −1,6.10−19 C Khi electron quang điện rơi trở lại A, điểm rơi cách O đoạn xa bao nhiêu?
A cm B 2,5 cm C 2,8 cm D 2,9 cm Hướng dẫn
2
13
max 13
10
e U v
F
a 2.10 m / s h 2,5.10 m
m md 2a 2.2.10
(18) max max
S 2h cm
Chọn A
Bài toán tổng quát 2: Hai cực A, B tụ điện phẳng rộng làm kim loại đặt song song đối diện Chiếu vào O A xạ đơn sắc thích hợp làm bứt electron khỏi bề mặt (xem hình) Đặt hai A B hiệu điện UAB < Để electron quang điện đập vào
bản B điểm D xa I quang electron phải có tốc độ ban đầu cực đại
và bay theo phương Ox Tính R O
y D R x Anot Catot I d v Hướng dẫn
Từ phương trình chuyển đơng:
0
x v t at y
thay xDR yD d ta được:
2
0
at 2d
d y t
2 a
2d R x v t v
a
với a F e U m md v O y D R x Anot Catot
Ví dụ 3: Chiếu xạ thích hợp vào catốt tế bào quang điện tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện 7.105
(m/s) Đặt hiệu điện anốt catốt UAK = (V) Coi anốt catốt
là phẳng rộng song song cách khoảng (cm) Khối lượng điện tích electron 9.1.10−31 kg −1,6.10−19 C Tìm bán kính lớn miền anốt có electron quang điện đập vào
A 6,4 cm B 2,5 cm C 2,4 cm D 2,3 cm Hướng dẫn
Vì UAK > nên anot hút electron phía Những electron có vận tốc ban đầu cực đại bắn theo
phương song song với hai ứng với Rmax
Từ phương trình chuyển đông:
0
x v t at y
thay xDR yD d ta được:
2
0
at 2d
d y t
2 a
2d R x v t v
a
với a F e U m md 2d
R v 2, 4.10 m a
Chọn C
Ví dụ 4: Hai kim loại A B phẳng rộng, đặt song song, đối diện cách khoảng D Đặt vào A B hiệu điện UAB = U1 > 0, sau chiếu vào tấm B chùm sáng thấy xuất
các quang electron bay phía A Tìm bán kính lớn vùng bề mặt anốt có electron đập vào Biết lúc đặt vào A B hiệu điện vừa UAB = − U2 < khơng cịn electron
đến A
A
2
U R 2d
U
B
2
U R 2d
U
C
1
U R 2d
U
D
1 U R 2d U Hướng dẫn 2 h
2 e U e U
mv F
e U v ;a
2 m m md
0
x v t at y
Khi
2
1
U 2d 2dmd
y d t R v t 2d
a e U U
Chọn C
Ví dụ 5: Thiết lập hệ trục toạ độ Đề vng góc Oxyz, vùng khơng gian tồn điện trường từ trường Biết véc tơ cường độ điện trường song song chiều với Ox, véc tơ cảm ứng từ song song chiều với Oy Cho chùm hẹp electron quang điện chuyển động vào khơng gian theo hướng Oz
(19)C lực điện tác dụng lên electron theo hướng Oy D lực từ tác dụng lẽn electron theo hướng Ox
Hướng dẫn Electron chịu tác dụng đồng thời hai lực:
* Lực điện ngược hướng với Ox có độ lớn Fd = |e|E
* Lực từ hướng với Ox có độ lớn FL e v B0 Chọn D
Ví dụ 6: Hướng chùm electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) vào điện trường từ trường có cảm ứng từ 0,5.10−4 (T) chuyển động theo đường thẳng Biết véc tơ E song song chiều với Ox, véc tơ B song song chiều với Oy, véc tơ vận tốc song song chiều với Oz (Oxyz hệ trục tọa độ Đề các vng góc) Độ lớn véc tơ cường độ điện trường
A 20 V/m B 30 V/m C 40 V/m D 50 V/m Hướng dẫn
Electron chịu tác dụng đồng thời hai lực:
* Lực điện ngược hướng với Ox có độ lớn Fd = |e|E
* Lực từ hướng với Ox có độ lớn FL e v B0
Vì electron chuyển động theo quỹ đạo thẳng nên lực điện lực từ cân nhau, |e|E = |e|v0B E v B0 50 V / m Chọn D
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Hai kim loại A B đặt song song đối diện nối với nguồn điện chiều Chiếu chùm ánh sáng vào khoảng hai kim loại: chùm sáng đên A mạch khơng có dịng điện, cịn chiếu đến B mạch có dịng điện Chọn kết luận
A Nếu hốn đổi vị trí hai kim loại cho hai trường hợp khơng có dịng điện B Giới hạn quang điện B nhỏ giới hạn quang điện A
C Điện A cao điện B D Điện A thấp điện B
Bài 2: Hai kim loại A B đặt song song đối diện nối với nguồn điện chiều Chiếu chùm ánh sáng vào khoảng hai kim loại: chùm sáng đến A mạch khơng có dịng điện, cịn chiếu đến B mạch có dịng điện Chọn kết luận
A khơng thể kết luận cơng electron B nhỏ hay lớn cơng electron A B Giới hạn quang điện B nhỏ giới hạn quang điện A
C Điện A cao điện B D Điện A thấp điện B
Bài 3: Chiếu xạ thích hợp bước sóng λ vào O tấm kim loại hình trịn rộng tích điện dương Q Quang electron bứt khỏi bề mặt sau lại bị hút rơi trở lại điểm A xa cách O khoảng OA = R Muốn tăng R
A giảm λ tăng Q B tăng λ giảm Q C tăng λ tăng Q D giảm λ giảm Q
Bài 4: Chiếu xạ thích hợp tần số f vào O tấm kim loại hình trịn rộng tích điện dương Q Quang electron bứt khỏi bề mặt sau lại bị hút rơi trở lại điểm A xa cách O khoảng OA = R Muốn giảm R
A giảm λ tăng Q B tăng λ giảm Q C tăng λ tăng Q D giảm λ giảm Q
Bài 5: Một tế bào quang điện có anơt catốt kim loại phang, đặt song song, đối diện cách khoảng cm Đặt vào anốt catốt hiệu điện V, sau chiếu vào điểm catốt tia sáng có bước sóng λ xảy tượng quang điện Biết hiệu điện hãm kim loại làm catốt ứng với xạ V Bán kính lớn vùng bề mặt anốt có electron đập vào
A 16 cm B cm C cm D cm
Bài 6: Hai kim loại A B rộng hình trịn đặt song song đối diện cách khoảng D Thiết lập hai A B hiệu điện UBA = U > Chiếu vào O A xạ đơn
sắc có bước sóng λ thích hợp thì bán kính lớn vùng bề mặt B mà electron tới R Để R tăng lần
A giảm λ hai lần B giảm d hai lần C giảm U hai lần D giảm U bốn lần
(20)điện bị triệt tiêu UAK= −2,275 V Khi UAK = 9,1 V electron quang điện rơi anốt điện tích
như nào?
A Hình elip O có bán trục cm 0,5 cm B Hình vng O cạnh cm C Hình trịn O bán kính cm D Hình trịn O đường kính cm
Bài 8: Khi chiếu xạ λ = 0,485 (μm) vào bề mặt catốt tế bào quang điện có cơng A = 2,1 (eV) Hướng electron quang điện có tốc độ cực đại vào điện trường từ trường có cảm ứng từ B = 10−4 (T) chuyển động theo đường thẳng Biết véc tơ E song song chiều với Ox, véc tơ B song song chiều với Oy, véc tơ vận tốc song song chiều với Oz (Oxyz hệ trục toạ độ Đề vng góc) Độ lớn véc tơ cường độ điện trường là:
A 20 V/m B 30 V/m C 50 V/m D 40 V/m Bài 9: Hướng chùm electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) vào điện trường từ trường có cảm ứng từ 10−3 (T) chuyển động theo đường thẳng Biết véc tơ E song song chiều với Ox, véc tơ B song song chiều với Oy, véc tơ vận tốc song song chiều với Oz (Oxyz hệ trục toạ độ Đề vng góc) Độ lớn véc tơ cường độ điện trường là:
A 1000 V/m B 3000 V/m C 300 V/m D 100 V/m
Bài 10: Cho chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 0,3.106 (m/s) hướng vào điện trường
dọc theo đường sức từ M đến N (hiệu điện hai điểm UMN = −0,455 (V)) Sau khỏi điện
trường tiếp tục cho electron bay vào từ trường có cảm ứng từ 0,455.10−4 (T) theo phương vng góc với phương đường cảm ứng từ Khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Xác định bán kính cực đại quỹ đạo electron từ trường
A 0,55 cm B 5,5 cm C 6,25 cm D 0,625 cm Bài 11: Cho chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 6.106
(m/s) hướng vào điện trường dọc theo đường sức từ M đến N (hiệu điện hai điểm UMN = 10 (V)) Sau khỏi điện
trường tiếp tục cho electron bay vào từ trường có cảm ứng từ 2.10−4 (T) theo phương vng góc với phương đường cảm úng từ Khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Xác định bán kính cực đại quỹ đạo electron từ trường
A 12 cm B 5,5 cm C 16 cm D 10 cm Bài 12: Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ cực đại 106
(m/s) hướng vào không gian hai tụ điện phẳng điểm O theo phương hợp với véctơ cường độ điện trường góc 75° (xem hình) Khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Biết khoảng cách hai tụ d = 10 (cm), hiệu điện hai tụ 2,2 (V), electron bay khỏi tụ điện theo phương song song với hai Xác định chiều dài tụ
x
E Y
d D
0
v cos
0
v sin
O
A 6,5 cm B 6,4 cm C 5,4 cm D 4,4 cm
Bài 13: Khi rọi vào catốt phẳng tế bào quang điện xạ điện từ có bước sóng 0,33 (μm) làm dòng quang điện triệt tiêu cách nối anốt catốt tế bào quang điện với hiệu điện UAK=
−0,3125 (V) Anốt tế bào có dạng phẳng song song với catốt, đặt đối diện cách catốt khoảng cm Khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Hỏi rọi chùm xạ hẹp vào catốt đặt hiệu điện UAK= 4,55 (V), bán kính lớn vùng
bề mặt anốt mà electron tới đập vào bao nhiêu?
A 2,4 mm B 5,2 cm C 2,4 cm D 5,2 mm Bài 14: Khi chiếu photon có lượng 4,8.10-19
(J) vào kim loại có cơng 3,2.10−19 (J) Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ lớn cho bay từ M đến N điện trường Cho điện tích electron −1,6.10−19 C Biết động electron điểm N 9,6.10−19 (J) Hiệu điện UMN
A +2,5(V) B −2,5 (V) C −5 (V) D +5 (V)
(21)A −2 V B −1V C +2V D +1V
Bài 16: Khi chiếu xạ có bước sóng λ thích hợp vào bề mặt catốt tế bào quang điện Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ lớn cho bay từ M đến N điện trường mà hiệu điện UMN = U > tốc độ electron điểm N V Để tốc độ
electron N lớn V
A tăng λ B tăng U C giảm U D tăng U giảm λ
Bài 17: Khi chiếu xạ có buớc sóng 400 (nm) vào bề mặt catốt tế bào quang điện có cơng thoát 1,8 (eV) Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ lớn cho bay từ M đến N điện trường mà hiệu điện UMN = −20 (V) Cho biết số Flăng, 6,625.10−34 Js;
điện tích electron 1,6.10−19 C; khối lượng electron 9,1.10−31 kg; tốc độ ánh sáng 3.1019 m/s Tính tốc độ electron điểm N
A l,245.106 (m/s) B 1,236.1019 (m/s) C 2,67.1019 (m/s) D 2,74.1019 (m/s)
Bài 18: Chiếu chùm xạ điện từ có bước sóng 0,4 μm vào M (cơng electron 1,4 eV) tụ điện phẳng Đối với electron bứt có động ban đầu cực đại động năng lượng phơtơn hấp thụ trừ cho cơng Hiệu điện hãm nhỏ hai tụ phải để electron M bay khoảng chân khơng hai tụ dừng N
A UMN = −1,7 (V) B UMN = 1,7 (V) C UMN = −2,7 (V) D UMN = 2,7 (V)
Bài 19: Khi chiếu xạ có bước sóng 0,4 (μm) vào bề mặt catốt tế bào quang điện có cơng thoát 3,2.10−19 (J) Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ lớn cho bay tù M đến N điện trường Cho số Plăng, tốc độ ánh sáng chân khơng điện tích electron h = 6,625.10−34 Js, c = 3.108m/s −1,6.10−19 C Biết tốc độ electron điểm N 1,465.106
(m/s) Hiệu điện UMN
A +2,5 (V) B −2,5 (V) C −5(V) D +5 (V)
Bài 20: Chiếu chùm ánh sáng mà phơtơn có lượng 19,875.10−19 (J) vào cầu kim loại có cơng 4,7 eV Giả sử lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Sau bứt khỏi bề mặt, electron chuyển động điện trường từ M đến N Xác định tốc độ electron đến N Biết hiệu điện M N UMN = +2 V
A 1,42.106 (m/s) B 1,6.106 (m/s) C 3,54.106 (m/s) D 2,25.106 (m/s)
Bài 21: Chiếu xạ đơn sắc 0,25 μm vào catốt tế bào quang điện có cơng 1,4125 eV Cho lượng mà quang electron hấp thụ phần dùng để giải phóng nó, phần cịn lại hồn tồn biến thành động Hiệu điện anốt catốt để electron đến anốt có tốc độ không?
A −3,26 V B −3,56 V C −4,57 V D 3,56 V Bài 22: Cho chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) bay dọc theo đường sức điện trường có cường độ 9,1 (V/m) cho hướng vận tốc hướng với điện trường Tính quãng đường sau thời gian 1000 ns Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 kg −1,6.10−19 C
A 1,6 (m) B 1,8 (m) C 0,2 (m) D 2,5 (m) Bài 23: Tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) cho vào điện trường tụ điện phẳng điểm O cách hai tụ phương song song với hai tụ Biết hiệu điện hai tụ 0,455 (V), khoảng cách hai tụ cm, chiều dài tụ cm khối lượng electron 9,1.10−31
kg Tính thời gian electron chuyển động tụ
A 100 (ns) B 50 (ns) C 25 (ns) D 20 (ns)
Bài 24: Hai kim loại phẳng có độ dài 30 cm đặt nằm ngang, song song cách khoảng 16 cm tạo thành tụ điện phang Giữa hai tụ có hiệu điện 4,55 (V) Hướng chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 106
(m/s) theo phương ngang vào hai điểm O cách hai Xác định độ lớn vận tốc electron vừa kết thúc q trình chuyển động tụ
A 1,34.106 (m/s) B 1,6.106 (m/s) C 1,8.106 (m/s) D 2,5.106 (m/s)
Bài 25: Cho chùm hẹp electron quang điện hướng vào từ trường cảm ứng từ 10−4 (T) theo phương vuông góc quỹ đạo electron từ trường đường trịn có bán kính 2,332 (cm) Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 kg −1,6.10−19 C Tốc độ ban đầu electron
A 0,4.106 m/s B 0,5.106 m/s C 0,6.106 m/s D 0,7.106 m/s
Bài 26: Cho chùm hẹp electron quang điện hướng vào từ trường cảm ứng từ B theo phương vng góc quỹ đạo electron từ trường đường trịn có bán kính r Biết khối lượng điện tích electron m e Tốc độ ban đầu electron
(22)Bài 27: Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có tốc độ 1,6.106
(m/s) hướng vào từ trường có cảm ứng từ B theo hướng vng góc với từ trường bán kính quỹ đạo 9,1 (cm) Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Giá trị B
A 1,5.10 −4 (T) B 0,5.10−4(T) C 2.10−4(T) D 10−4 (T)
Bài 28: Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Chiếu ánh sáng đơn sắc vào catốt tế bào quang điện hiệu điện hãm có giá trị 0,4V Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện cho chúng bay vào từ trường theo theo hướng vng góc với phương đường cảm ứng từ (cảm ứng từ có độ lớn mT) Bán kính quỹ đạo lớn electron
A 4,27.10−4 m B 4,27.10−8 m C 1.14.10−4 m D 1,14.10−8 m
Bài 29: Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện có động 4,55.10−19 (J) hướng vào từ trường cảm ứng từ 10−4 T theo phương vng góc với đường cảm úng từ Bán kính quỹ đạo electron từ trường
A 5,7 cm B 5,8 cm C cm D 10 cm
Bài 30: Chiếu xạ có bước sóng 0,533 (μm) lên kim loại có cơng 3.10−19J Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện cho chúng bay vào từ trường theo theo hướng vng góc với phương đường cảm ứng từ Biết bán kính cực đại quỹ đạo electron 22,75 mm Tìm độ lớn cảm ứng từ B từ hường Bỏ qua tương tác electron
A 10−3 (T) B 210−4(T) C 2.10−3 (T) D 10−4 (T)
Bài 31: Biết khối lượng điện tích electron 9,1.10−31 (kg) −1,6.10−19 (C) Dùng chắn tách chùm electron quang điện có động 0,5.10−19 J hướng vào từ trường cảm ứng từ 6,1.10−4 (T) vng góc với phương tốc độ ban đầu electron Xác định bán kính quỹ đạo electron từ trường
A cm B cm C cm D 0,3 cm
Bài 32: Hai quang êletron có tỉ số tốc độ ban đầu cực đại 1:2, bay vào từ trường đều, véc tơ vận tốc ban đầu vng góc với đường cảm ứng từ từ trường Biết từ trường hai hạt chuyển động theo hai quỹ đạo tròn khác Tỉ số bán kính quỹ đạo quỹ đạo
A 1:2 B 3:1 C 2:l D 1:1,5
Bài 33: Hai kim loại A B rộng hình trịn đặt song song đối diện cách khoảng D Thiết lập hai A B hiệu điện UAB = U > Chiếu vào O A
bức xạ đơn sắc có bước sóng λ thích hợp electron quang điện tới B đoạn gần B Để tăng b
A tăng λ tăng U B tăng λ giảm U C giảm λ tăng U D giảm λ giảm U
Bài 34: Hai cực A, B tụ điện phẳng làm kim loại Khoảng cách hai cm Chiếu vào O A xạ đơn sắc có bước sóng (xem hình) tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện 0,76.106 (m/s) Đặt hai A B hiệu điện U
AB = 4,55 (V) Khối lượng
và điện tích electron 9,1.10−31 kg −1,6.10−19 C Khi electron quang điện rơi trở lại A, điểm rơi cách O đoạn xa bao nhiêu?
A 6,4 cm B 2,5 cm C 2,8 cm D 2,9 cm
Bài 35: Hai kim loại A B rộng hình tròn đặt song song đối diện cách khoảng D Thiết lập hai A B hiệu điện UAB = U > Chiếu vào O A xạ đơn
sắc có bước sóng λ thích hợp electron quang điện bứt khỏi bề mặt A sau rơi trở lại A cách O xa R Để tăng R gấp đôi
A tăng λ hai lần B tăng d hai lần C tăng U hai lần D giảm λ hai lần ĐÁP ÁN BÀI TẬP TỰ LUYỆN
1.A 2.A 3.D 4.A 5.B 6.D 7.C 8.D 9.A 10.C
11.C 12.A 13.D 14.C 15.A 16.C 17.D 18.B 19.C 20.A 21.B 22.C 23.B 24.A 25.A 26.C 27.D 28.A 29.A 30.D 31.D 32.A 33.A 34.D 35.B
(23)