РУҚА
ЕГЭ · физика · тақырып бойынша шешімдер

ФИПИ тапсырмаларының шешімдері ЕГЭ по физикаға: «Кванттық және ядролық физика» — жауаптарымен

ФИПИ ашық банкінен тақырыптың әрбір есебі — жауабымен және алғашқы қадамдарымен талдау. Толық қадамдық шешім және ресми кілт – карточкадағы сілтемелер бойынша.

Шешімсіз тапсырмалар
282
жауаптары бар шешімдер
2 304
пәндегі есептер
15
тізім беттері
261ФИПИ 3CE1A2№ 25Жоғары

Отклонение электронов в полях

Монохроматический свет частотой $6{,}2 \cdot 10^{14}\ \text{Гц}$ падает на поверхность фотокатода с работой выхода $2{,}39\ \text{эВ}$. Электроны, вылетевшие с поверхности фотокатода горизонтально в…

  1. 1
    Найдём энергию фотона в электрон-вольтах:$$E_\gamma = h\nu = 4{,}14 \cdot 10^{-15} \cdot 6{,}2 \cdot 10^{14} \approx 2{,}57\ \text{эВ}$$
  2. 2
    Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода:$$K_{\max} = E_\gamma - A_\text{вых} = 2{,}57 - 2{,}39 = 0{,}18\ \text{эВ}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
262ФИПИ 3E43EA№ 25Күрделі

Длина волны по фотоэффекту

На плоскую цинковую пластинку падает электромагнитное излучение. Фотоэлектроны удаляются от поверхности пластинки на расстояние не более $8{,}75\ \text{см}$ в задерживающем однородном электрическом…

  1. 1
    Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов полностью расходуется на работу против задерживающего электрического поля.$$K_{\max}=eEd$$
  2. 2
    Переведём расстояние в метры и найдём кинетическую энергию в электрон-вольтах:$$d=8{,}75\ \text{см}=0{,}0875\ \text{м},\qquad \frac{K_{\max}}{e}=Ed=100\cdot0{,}0875=8{,}75\ \text{В},\qquad K_{\max}=8{,}75\ \text{эВ}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
263ФИПИ 4EABE9№ 25Күрделі

Средняя длина волны излучения

Электрическая лампа мощностью $60\ \text{Вт}$ испускает ежесекундно $1 \cdot 10^{19}$ фотонов. Коэффициент полезного действия лампы равен $6\%$. Определите среднюю длину волны излучения.

  1. 1
    Мощность излучения составляет $6\%$ от мощности лампы:$$P_{\text{изл}} = \eta P = 0{,}06 \cdot 60 = 3{,}6\ \text{Вт}$$
  2. 2
    За одну секунду лампа испускает $N = 1 \cdot 10^{19}$ фотонов, поэтому энергия бір фотона равна:$$E_{\text{ф}} = \frac{P_{\text{изл}}}{N}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
264ФИПИ 50F927№ 25Күрделі

Средняя мощность лазерного импульса

Импульс лазерного излучения длится 3 мс, в течение которых излучается $10^{19}$ фотонов. Длина волны излучения лазера равна 600 нм. Определите среднюю мощность импульса лазера.

  1. 1
    Энергия бір фотона определяется через длину волны излучения.$$E_\text{ф} = \frac{hc}{\lambda}$$
  2. 2
    Переведём величины в единицы СИ и найдём энергию бір фотона:

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
265ФИПИ 5765F0№ 25Күрделі

Мощность точечного источника

На расстоянии $6\ \text{м}$ от точечного источника монохроматического излучения с длиной волны $0{,}6\ \text{мкм}$ перпендикулярно падающим лучам расположена пластинка площадью $8\ \text{мм}^2$, на…

  1. 1
    Энергия бір фотона монохроматического излучения определяется длиной волны:$$E_\gamma = \frac{hc}{\lambda}$$
  2. 2
    Переведём величины в единицы СИ: $\lambda = 0{,}6 \cdot 10^{-6}\ \text{м}$, $S_\text{пл} = 8 \cdot 10^{-6}\ \text{м}^2$. Энергия одного фотона равна:$$E_\gamma = \frac{6{,}6 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^8}{0{,}6 \cdot 10^{-6}} = 3{,}3 \cdot 10^{-19}\ \text{Дж}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
266ФИПИ 83BE32№ 25Күрделі

Длительность лазерного импульса

Лазер со средней мощностью импульса $1{,}1\ \text{кВт}$ излучает в импульсе $10^{19}$ фотонов с длиной волны $600\ \text{нм}$. Какова длительность импульса?

  1. 1
    Энергия бір фотона определяется длиной волны излучения:$$E_{\text{ф}} = \frac{hc}{\lambda}$$
  2. 2
    Переведём величины в единицы СИ: $P = 1{,}1 \cdot 10^3\ \text{Вт}$, $\lambda = 600 \cdot 10^{-9}\ \text{м}$.$$E_{\text{ф}} = \frac{6{,}63 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^8}{600 \cdot 10^{-9}} \approx 3{,}315 \cdot 10^{-19}\ \text{Дж}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
267ФИПИ 968C16№ 25Күрделі

Давление света на зеркало

Лазер испускает световой импульс с энергией $W = 3\ \text{Дж}$ и длительностью $\tau = 10\ \text{нс}$. Свет от лазера падает перпендикулярно на плоское зеркало площадью $S = 10\ \text{см}^2$…

  1. 1
    Импульс светового импульса связан с его энергией соотношением:$$p = \frac{W}{c}$$
  2. 2
    При полном отражении от зеркала направление импульса света меняется на противоположное, поэтому изменение импульса по модулю в два раза больше первоначального импульса:$$\Delta p = 2p = \frac{2W}{c}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
268ФИПИ BD8A11№ 25Күрделі

Максимальное удаление фотоэлектрона

На плоскую цинковую пластинку ($A_{\text{вых}} = 3{,}75\ \text{эВ}$) падает электромагнитное излучение с длиной волны $0{,}3\ \text{мкм}$. На какое максимальное расстояние от поверхности пластинки…

  1. 1
    Энергия фотона равна $E_{\gamma} = \dfrac{hc}{\lambda}$. Используем $hc \approx 1240\ \text{эВ} \cdot \text{нм}$, а длина волны $0{,}3\ \text{мкм} = 300\ \text{нм}$.$$E_{\gamma} = \frac{1240}{300}\ \text{эВ} \approx 4{,}13\ \text{эВ}$$
  2. 2
    По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода.$$E_{k\,\max} = E_{\gamma} - A_{\text{вых}} = 4{,}13 - 3{,}75 = 0{,}38\ \text{эВ}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
269ФИПИ EBB156№ 25Күрделі

Энергия протона при синтезе

При реакции синтеза $^{2}_{1}\mathrm{H}+{}^{3}_{2}\mathrm{He}\rightarrow{}^{4}_{2}\mathrm{He}+p$ образуются ядро гелия и протон, а также выделяется энергия $E=18{,}3\ \text{МэВ}$. Какую кинетическую…

  1. 1
    Начальным импульсом исходных ядер пренебрегаем, поэтому по закону сохранения импульса импульсы продуктов реакции равны по модулю и противоположны по направлению.$$p_p=p_{\mathrm{He}}=p$$
  2. 2
    Кинетические энергии продуктов выразим через общий по модулю импульс.$$K_p=\frac{p^2}{2m_p},\qquad K_{\mathrm{He}}=\frac{p^2}{2m_{\mathrm{He}}}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
270ФИПИ 6C6442№ 26Жоғары

Мощность света при фотоэффекте

В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой $\nu = 6{,}1 \cdot 10^{14}\ \text{Гц}$ падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока $I$ от…

  1. 1
    По графику определяем силу тока насыщения: $I_\text{нас} = 2\ \text{мА} = 2 \cdot 10^{-3}\ \text{А}$.
  2. 2
    Число электронов, выбиваемых с катода за единицу времени, связано с током соотношением:$$\frac{N_e}{t} = \frac{I_\text{нас}}{e}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
271ФИПИ 83BB19№ 26Күрделі

Частота света по фототоку

В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью $P = 0{,}21\ \text{Вт}$ падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока $I$…

  1. 1
    По графику максимальная сила фототока, соответствующая насыщению, равна $I_{\max}=2{,}0\ \text{мА}=2{,}0\cdot10^{-3}\ \text{А}$.
  2. 2
    Число электронов, выбиваемых с катода за единицу времени, определяется силой тока:$$N_e=\frac{I_{\max}}{e}$$

Ещё 4 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому6 қадам в разборе
272ФИПИ 8185D1№ 32Күрделі

Красная граница фотоэффекта

При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, запирающее напряжение для вылетающих с этой поверхности фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная длина волны…

  1. 1
    Для фотоэффекта используем уравнение Эйнштейна, выраженное через запирающее напряжение:$$eU_\text{зап}=h(\nu-\nu_0)$$
  2. 2
    Первоначальная частота света равна:$$\nu_1=\frac{c}{\lambda_1}=\frac{3\cdot10^8}{250\cdot10^{-9}}=1{,}2\cdot10^{15}\ \text{Гц}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
273ФИПИ 0B312DКүрделі

Красная граница фотоэффекта

При облучении натриевого фотокатода светом частотой $\nu = 7{,}0 \cdot 10^{14}$ Гц запирающее напряжение для фотоэлектронов равно $0{,}6$ В. Найдите длину волны, соответствующую «красной границе»…

  1. 1
    По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта работа выхода определяется как разность энергии фотона и максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.$$A_\text{вых} = h\nu - eU_\text{зап}$$
  2. 2
    На красной границе фотоэффекта энергия фотона равна работе выхода: $A_\text{вых} = h\nu_0$. Поэтому пороговую частоту найдём по формуле$$\nu_0 = \nu - \frac{eU_\text{зап}}{h}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
274ФИПИ 199FBEКүрделі

КПД электрической лампы

Электрическая лампа мощностью $100\ \text{Вт}$ испускает ежесекундно $1 \cdot 10^{19}$ фотонов. Средняя длина волны излучения $600\ \text{нм}$. Определите коэффициент полезного действия лампы.

  1. 1
    Энергия бір фотона определяется формулой:$$E_\text{ф} = \dfrac{hc}{\lambda}$$
  2. 2
    Полезная мощность равна энергии излучения, испускаемой за одну секунду:$$P_\text{пол} = \dfrac{N hc}{\lambda}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
275ФИПИ 1C96FFКүрделі

Отношение энергии фотоэлектронов

На металлическую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны $\lambda = 400\ \text{нм}$. «Красная граница» фотоэффекта для металла пластинки $\lambda_{\text{кр}} = 600\ \text{нм}$. Чему…

  1. 1
    По уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергии фотона и работы выхода.$$K_{\max} = \frac{hc}{\lambda} - A_\text{вых}$$
  2. 2
    Работа выхода связана с красной границей фотоэффекта соотношением:$$A_\text{вых} = \frac{hc}{\lambda_{\text{кр}}}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе
276ФИПИ 2F5762Күрделі

Энергия фотоэлектронов при разных частотах

В таблице представлены результаты измерений максимальной энергии фотоэлектронов при двух разных значениях частоты падающего монохроматического света ($\nu_{\text{кр}}$ — частота, соответствующая…

  1. 1
    Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учётом работы выхода имеет вид:$$E_{\text{макс}}=h\nu-A$$
  2. 2
    Для красной границы фотоэффекта энергия фотона равна работе выхода: $A=h\nu_{\text{кр}}$. Поэтому$$E_{\text{макс}}=h(\nu-\nu_{\text{кр}})$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
277ФИПИ 40A8A6Күрделі

Запирающее напряжение при фотоэффекте

«Красная граница» фотоэффекта для натрия равна $\lambda_{\text{кр}} = 540\ \text{нм}$. Каково запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих из натриевого фотокатода, освещённого светом с…

  1. 1
    Работа выхода определяется красной границей фотоэффекта: $A_{\text{вых}} = \dfrac{hc}{\lambda_{\text{кр}}}$.
  2. 2
    По уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна разности энергий фотона и работы выхода.$$eU_{\text{зап}} = \frac{hc}{\lambda} - \frac{hc}{\lambda_{\text{кр}}}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
278ФИПИ 6138C2Күрделі

Изменение энергии фотоэлектронов

Длина волны падающего света в 2 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов, если длину волны падающего излучения…

  1. 1
    По уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов определяется разностью энергии фотона и работы выхода.$$E_{\text{к max}} = \dfrac{hc}{\lambda} - \dfrac{hc}{\lambda_0}$$
  2. 2
    Изначально длина волны равна половине красной границы.$$\lambda_1 = \dfrac{\lambda_0}{2},\quad E_{\text{к1}} = \dfrac{2hc}{\lambda_0} - \dfrac{hc}{\lambda_0} = \dfrac{hc}{\lambda_0}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
279ФИПИ 871B1AКүрделі

Фотоэффект и разрядка электрометра

Учащимся в классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась…

  1. 1
    После натирания эбонитовой палочкой цинковый шар получает отрицательный заряд, поскольку на него переходят электроны. Отклонение стрелки электрометра обусловлено этим зарядом.
  2. 2
    Фотоэффект на цинке возможен только при условии $\lambda \leq \lambda_{\text{кр}} = 290\ \text{нм}$, поскольку энергия фотона должна быть не меньше работы выхода: $\dfrac{hc}{\lambda} \geq A_{\text{вых}}$.

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
280ФИПИ 95DAA2Күрделі

Движение фотоэлектронов в поле

Металлическая пластина облучается в вакууме светом с длиной волны, равной $200\ \text{нм}$. Работа выхода электронов из данного металла равна $3{,}7\ \text{эВ}$. Вылетающие из пластины фотоэлектроны…

  1. 1
    Найдём энергию фотона, используя приближённое значение $hc\approx1240\ \text{эВ}\cdot\text{нм}$:$$E_\gamma=\frac{hc}{\lambda}=\frac{1240}{200}=6{,}2\ \text{эВ}$$
  2. 2
    По уравнению Эйнштейна для фотоэффекта определим максимальную кинетическую энергию электронов сразу после вылета из металла:$$E_{k0}=E_\gamma-A_\text{вых}=6{,}2-3{,}7=2{,}5\ \text{эВ}$$

Ещё 4 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому6 қадам в разборе