Biết hiệu suất của sự phát quang này là 90% (hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng phát quang và năng lượng của ánh sáng kích thích trong một đơn vị thời gia[r]
(1)Câu Một nguồn sáng có cơng suất P=2W, phát ánh sáng có bước sóng λ=0,597µm tỏa theo hướng Nếu coi đường kính mắt 4mm mắt cịn cảm nhận ánh sáng tối thiểu có 80 phơtơn lọt vào mắt 1s Bỏ qua hấp thụ phôtôn môi trường Khoảng cách xa nguồn sáng mà mắt cịn trơng thấy nguồn
A 27 km B 470 km C km D 274 km Giải: Cường độ sáng I điểm cách nguồn R tính theo công thức: I = P
4πR2 Năng lượng ánh sáng mà mắt nhận được:
W = IS = I πd2 =
P 4πR2
πd2 =
Pd2
16R2 (d đường kính mắt) mà W = 80 hc
λ > 80 hcλ = Pd
2
16R2 -> R =
√
Pd 2λ16 80 hc = 0,274.10
6 (m) = 274 (km) Chọn đáp án D
Câu 2: Giới hạn quang điện kẽm 0,350m, đồng 0,300m Nếu chiếu xạ có bước sóng 0,320m vào kẽm tích điện dương đồng tích điện âm đặt lập thì:
A Tấm kẽm tích điện dương, đồng tích điện âm trước B Tấm kẽm tích điện dương, đồng dần trở nên trung hoà điện.
C Điện tích dương kẽm lớn dần, đồng dần điện tích âm; D Tấm kẽm đồng dần trở nên trung hoà điện;
Chọn đáp án C vì
λKT < λ0Zn tượng quang điện xảy ra, kẽm bớt electron, điện tích dương kẽm tăng lên Còn đồng dần điện tích âm tác dụng nhiệt xạ chiếu vào (sự xạ nhiệt electron)
Câu Hiệu điện hãm tế bào quang điện 1,5 V Đặt vào hai đầu anot (A) catot (K) tế bào quang điện điện áp xoay chiều: uAK = cos ( 100πt+π
3 ) (V) Khoảng thời gian dòng điện chạy tế bào phút là:
A 60s B 70s C 80s D 90s
Giải: Dòng điện chạy qua tế bào uAK -1,5 V Căn vòng tròn lượng giác suy chu kỳ T = 0,02 s thời gian chạy qua tế bào 23T = 0,04/3 (s) Trong phút, (số chu kì 120:0,02 = 6000) thời gian chạy qua là: t = 2.120/3 = 80 s Chọn đáp án C
Câu 4: Mức lượng ng tử hidro có biểu thức En= -13.6/n2 eV Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n lượng 2.55eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng lần bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là:
A:1,46.10-6 m B:9,74.10-8 m C:4,87.10-7 m D:1,22.10-7 m Giải: rm = m2r0; rn = n2r0 ( với r0 bán kính Bo)
rn rm
= n
2
m2 = > n = 2m > En – Em = - 13,6 (
1 n2 -
1
m2 ) eV = 2,55 eV -> - 13,6 (
4m2 -
m2 ) eV = 2,55 eV ->
(2)bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là: hc
λ = E4 – E1 = -13,6.(
n2 - 1) eV = 13,6
15
16 ,1,6.10-19 = 20,4 10-19 (J) -> = hcE
4− E1 =
6,625 10−343 108
20,4 10−19 = 0,974.10-7m = 9,74.10-8m Chọn đáp án B
Câu 5: Cơng kim loại A 3,86 eV; kim loại B 4,34 eV Chiếu xạ có tần số f =1,5.1015 Hz vào cầu kim loại làm hợp kim AB đặt lập cầu tích điện đến điện cực đại Vmax Để cầu tích điện đến điện cực đại 1,25Vmax bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn xấp xỉ
A 0,176μm B 0,283μm C 0,183μm D 0,128μm Giải:
hf = AA + eVAmax = AB + eVBmax Do AB > AA nên VAmx > VBmax - Vmax = VAmax hf = AA + eVAmax (*)
hf’ = AA + 1,25eVAmax (**) = AA + 1,25( hf – AA) = 1,25hf – 0,25AA f’ = 1,25f – 0,25AA/h = 1,642 1015 Hz
Bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn : ’ = c
f ' =
3 108
1,642 1015' 0,183μm Chọn đáp án C
Câu Một pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp Diện tích tổng cộng pin 0,4 m2 Dịng ánh sáng chiếu vào pin có cường độ 1000 W/m2 Khi cường độ dòng điện mà pin cung cấp cho mạch 2,85A điện áp đo hai cực pin 20 V Hiệu suất pin A 43,6% B 14,25% C 12,5% D 28,5%
Giải: Công suất ánh sáng chiếu vào diện tích bề mặt pin: P = 1000 0,4 = 400 W. Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P’ = UI = 57 W
Hiệu suất pin H = P ' P =
57
400 = 0,1425 = 14,25% Chọn đáp án B
Câu 7: Người ta dùng loại laze có cơng suất P = 12 W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ mổ sẽ làm nước phần mơ chỗ bốc mô bị cắt Nhiệt dung riêng nước 4186 J/kg.độ Nhiệt hóa nước L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ thể 37oC, khối lượng riêng nước 1000 kg/m3 Thể tích nước mà tia laze làm bốc 1s
A 4,557 mm3 B 7,455 mm3 C 4,755 mm3 D 5,745 mm3. Giải:
Gọi m khối lượng nước bốc P t = m(ct + L) -> m = PtcΔt
+L V =
m D =
Pt
D(cΔt+L) >
V = 12
103(4186 63+2260 103) = 4,75488.10
-9 m3 = 4,755 mm3 Chọn đâp án C
Câu 8: Trong ống Cu-lit-giơ electron tăng tốc bới điện trường mạnh trước đập vào đối anơt có tốc độ 0,8c Biết khối lượng ban đầu electron 0,511Mev/c2 Bước sóng ngắn tia X phát ra:
A 3,64.10-12 m B 3,64.10-12 m C 3,79.10-12 m D 3,79.1012m Giải:
Công mà electron nhận đến anot A = Wđ = (m – m0)c2
m = m0
√
1−v2
c2
= m0
√
1−0,82 =m0 0,6
Bước sóng ngắn tia X phát tính theo cơng thức: hc
λ = (m – m0)c2 -> = hc
(m− m0)c2
= hc
m0c2 (
0,6−1)
(3) = hc 2m0c2
= 6,625 10
−34
108
2 0,511 1,6 10−13 = 3,646.10
-12m Chọn đáp án B
Câu 9: Cho mức lượng nguyên tử hirdo xác định công thức
0 n
E E
n
(
0 13,6 , 1, 2,3,
E eV n ).Để xạ tối thiểu photon Ngun tử H phải hấp thụ photon
có mức lượng là:
A 12,75 eV B.10,2 eV C 12,09 eV D 10,06 eV
Giải: Để xạ tối thiểu photon
nguyên tử Hiđro phải hấp thụ photon để chuyển lên quỹ đạo từ N trở lên tức n ≥4
Năng lượng photon hấp thụ
≥ E4 – E1 = E0( 42−
1
12 ) = -13,6.(-15/16) eV=12,75eV
Chọn đáp án A
Câu 10:Nguồn sángthứ có cơng suất P1 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 450nm Nguồn
sáng thứ hai có cơng suất P2 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 2 0,60m Trong khoảng
thời gian, tỉ số số photon mà nguồn thứ phát so với số photon mà nguồn thứ hai phát 3:1 Tỉ số P1 P2 là:
A 4 B 9/4 C 4/3 D 3
Giải P1 = N1
t
hc
λ1 P2 = N2
t
hc
λ2 -> P1 P2
= N1 N2
λ2 λ1
= 0,6
0,45 = Chọn đáp án A
Câu 11 Tế bào quang điện có hai điện cực phẳng cách d = cm, giới hạn quang điện 0; UAK = 4,55 V Chiếu vào catốt tia sáng đơn sắc có bước sóng = 0/2, quang electron rơi vào ca tốt mặt trịn bán kính R = cm Bước sóng 0 nhận giá trị:
A 1,092 m B 2,345 m C 3,022 m D 3,05 m
Giải: Để giải tập dạng ta vận dụng kiến thức công thức sau
Các quang e bứt khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max xác định theo công thức Anhxtanh tượng quang điện:
hc λ =
hc λ0+
mv0 max2
2 Các quang e bứt khỏi catốt theo hướng khác chuyển động anốt, quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt
rơi xa nhất, phần ngồi mặt trịn, bán kính R tầm bay xa quang e này: R = v0max t với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A
Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e.d = s = at2/2. Giải tập cho:
Gia tốc quang e chuyển động từ K A a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A t =
√
2da =
√
md2 eUAK =√
2 9,1 10−3110−4
1,6 10−19 4,55 =1,58 10
−8
(s) v0max = R/t = 0,01/1,58.10-8 (m/s)= 0,6329 106 m/s
hc λ =
hc λ0
+mv0 max
2
2 -> hc
λ0
=hc λ0
+mv0 max
2
2 -> hc
λ0
=mv0 max
2
2
d
R
v0m
ax
K
A
(4)λ0= hc
mv0 max2 =
2 6,625 10−34 108
9,1 10−31 0,63292.1012=¿ 1,09.10
-6 (m) = 1,09 µm Chọn đâp án A
Giải: Áp dụng công thức rn = n2r0 quỹ đạo O ứng với n = r5 = 25r0 = 25 0,53.10-10 = 13,25.10-10 m = 13,25A0 Khi electron chuyển động quỹ đạo trịn bán kính r lực tĩnh điện hạt nhân electron F = 9.109 e
2
r2 đóng vai trò lực hướng tâm Fht =
mv2
r -> mv2
r = 9.10 e
2
r2 -> v =
√
9 109e2
mr =
√
9 1091,62 10−38
9,1 10−3113,25 10−10 = 0,437.10
6 m/s 4,4.105m/s.
Chọn đáp án C: r = 13,25A0 v = 4,4.105m/s.
Câu 13: chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim laoij đặt lập xảy tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron quang điện phần ba cơng kim loại chiếu tiếp xạ có tần số f2=f1+f vào cầu kim loại điện cực đại 7V1 hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu kim loại (đang trung hịa điện) điện cực đại cầu là: Đáp số: 3V1
Giải: Điện cầu đạt e(Vmax – 0) = mv0 max
2 =eUh
ta có hf1 = A + mv12
2 = A + eV1 (1) Với A = mv12
2 =3 eV1 (2)
h(f1+ f) = A + mv212
2 = A + eV2 = A + 7eV1 (3) hf = A + mv2
2 = A + eV (4) Lấy (3) – (1) : hf = 6eV1 > 6eV1 = A + eV -> eV = 6eV1 – A = 3eV1 Do V = 3V1
Câu 14: Khi hiệu điện hai cực ống Cu-lít -giơ giảm 2000V tốc độ êlectron tới anốt giảm 6000km/s Tốc độ êlectron tới anốt ban đầu:
A 5,86.107m/s B 3,06.107m/s C 4,5.107m/s D 6,16.107m/s Giải Kí hiệu U = 2.103 (V) v = 6.106 m/s
Ta có Wđ = mv
2
2 - mv20
2 = eUAK (*) với v0 vận tốc electron catot
W’đ =
v − Δv¿2 ¿
m¿ ¿
- mv20
2 = e(UAK - U) (**)
Lấy (*) – (**) ->
v − Δv¿2 ¿
m¿ ¿
- mv
2
2 = eU > v =
Δv¿2 ¿
2eΔU m +¿
¿
6,16.107m/s Đáp án D Câu 15 Một phơ tơn có lượng 1.79 eV bay qua hai ngun tử có mức kích thích 1.79 eV, nằm trên phương phơ tơn,Các ngun tử trạng thái hay trạng thái kích thích Goi X số phơ tơn thu dược sau đó, theo phương phơ tơn tới phương án sai
A x = B X = C X = D X =
Giải Theo lí thuyết phát xạ cảm ứng (hay phát xạ kích thích) nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phơtơn có lượng =hf mà bắt gặp phôtôn ’ hf bay ngang qua ngun tử phát phơtơn có lượng bay phương với phôtôn ’ Theo nguyên tử trạng thái có phơtơn tới, ngun tử trạng thái kích thích có phôtôn
(5)Câu 16: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm phát ánh có bước sóng λ’ = 0,64μm Biết hiệu suất phát quang 90% (hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng kích thích đơn vị thời gian), số phơtơn ánh sáng kích thích chiếu đến 1s 2012.1010 hạt Số phôtôn chùm sáng phát quang phát 1s
A 2,6827.1012 B 2,4144.1013 C 1,3581.1013 D 2,9807.1011 Giải: Cơng suất ánh sáng kích thích P = N hc
λ N số phơtơn ánh sáng kích thích phát 1s Cơng suất ánh sáng phát quang: P’ = N’ hc
λ ' N’ số phôtôn ánh sáng phát quang phát 1s Hiệu suất phát quang: H = P '
P = N '
N λ λ ' -> N’ = NH λ'
λ = 2012.1010 0,9 0,64
0,48 = 2,4144.1013 Chọn đáp án B
Câu 16 Ca tốt tế bào quang điện chân không kim loại phẳng có giới hạn quang điện 0 = 0,6 m Chiếu vào catốt ánh sáng có bước sóng = 0,5 m Anốt kim loại phẳng cách cotốt 1cm Giữa chúng có hiệu điệnn 10 V Tính bán kính lớn bề mặt anốt có quang electron đập tới: A R = 4,06 mm B R = 4,06 cm C R = 8,1 mm D R = 6,2 cm
Giải Các quang e bứt khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max xác định theo công thức Anhxtanh tượng quang điện:
hc λ =
hc λ0+
mv0 max2
2 -> mv20 max
2 =hc(
λ−
λ0)⇒v0 max=
√
2 hc m (
1 λ−
1 λ0)=
√
2 6,625 10−34 108
9,1 10−31
(0,6−0,5)
0,6 0,5 10−6=3,8 10
5 (m/s)
Các quang e bứt khỏi catốt theo hướng khác chuyển động anốt, quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt rơi xa nhất, phần ngồi mặt trịn, bán kính Rmax tầm bay xa quang e này: Rmax = v0max t với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e d = s = at2/2 Gia tốc quang e chuyển động từ K A
a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A t =
√
2da =
√
md2eUAK =
√
2 9,1 10−3110−4
1,6 10−19.10 =1,067 10 −8 (s)
Rmax = v0max t = 3,8.105.1,067.10-8 = 4,0546.10-3 m = 4,06 mm Chọn đáp án A
Câu 17: hai điện cực canxi đặt gần chân không
được nối với tụ điện có điện dung C =8nF Chiếu vào điện cực với thời gian đủ lâu ánh sáng có tần số f = 1015Hz dịng quang điện hồn tồn Cơng electron canxi A= 2,7625eV.điện tích q tụ dó gần ( Đáp số: 1,1.10-8C)
Giải: hf = A + eUh -> eUh = hf – A = 6,625.10-34.1015
1,6 10−19 - 2,7625 (eV)
= 4,1406 – 2,7625 (eV) = 1,3781 (eV) > Uh 1,3781 (V)
Điện tích q tụ dó gần q = CUh = 1,3781.8.10-9 = 1,1 10-8C