Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.17 Фотоэффект (Отсутствует в ЕГЭ 2024)
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#48944

Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть работа выхода A  с поверхности фотокатода, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена вдоль оси OY в положительном направлении? Частота света 6,5 ⋅1014  Гц, напряжённость электрического поля 3⋅102  В/м, индукция магнитного поля 10−3  Тл.

PIC

Досрочная волна 2013
Основная волна 2016

Показать ответ и решение

Запишем второй закон Ньютона для электрона в данном случае:

⃗Fл+ ⃗Fэл +m ⃗g = m ⃗a,

где Fл  – сила Лоренца, F эл  – электрическая сила, m  – масса электрона, a  – его ускорение.
Электрическая сила направлена противоположно вектору напряженности, а направление силы Лоренца определим по правилу левой руки. Для этого направим 4 пальца противоположно скорости (так как заряд электрона отрицателен), вектор магнитной индукции входит в ладонь, при этом большой оттопыренный палец укажет направление действия силы Лоренца (см. рис.)

PIC

Спроецируем второй закон Ньютона на ось y  :

Fл− Fэл = ma,

сила Лоренца равна

Fл = qvB,

где q  – заряд электрона, v  – скорость электрона.
Электрическая сила:

Fэл = qE.

чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена вдоль оси OY в положительном направлении необходимо, чтобы выполнено было условие

Fл >F эл.

То есть vB > E  (1). Скорость вылетевших фотоэлектронов можно найти из уравнения Эйнштейна

E = A+ Ek,

где E = hν  – энергия фотона, A  – работа выхода,        2
Ek = mv ∕2  – кинетическая энергия фотоэлектронов.
Отсюда

   ∘ ---------
v =  2(hν −-A).
        m

Подставим в (1)

∘ 2(hν −-A)                mE2
  ---m----⋅B > E ⇒ A < hν −-2B2-.

Подставим числа из условия

                                    −31        2    2
A <6,62⋅10−34 Дж ⋅с ⋅6,5⋅1014 Гц − 9,1⋅10-кг⋅−(33⋅102-В/м-)-≈ 39⋅10− 20 Дж ≈ 2,4 эВ
                                    2 ⋅(10   Тл)
Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формулы для сил, действующих на электрон со стороны электрического магнитного полей; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях / вычислениях пропущены логически важные шаги.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!