Задание 21. Квантовая физика. Изменение физических величин. ЕГЭ 2020 по физике

За это задание ты можешь получить 2 балла. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 51.1%
Ответом к заданию 21 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Задачи для практики

Задача 1

Установите соответствие между размерностями в системе СИ и формулами, по которым их можно рассчитать (h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме, m — масса фотона, A — работа выхода, ν — частота фотона).

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Размерности Формулы
А) кг·м22
Б) кг·м/с
1) h · ν
2) mc
3) A + ${mv}/{2}$
4) ${mc^2}/{2}$
Решение

А) $[{кг·м^2}/{c^2}]=[{кг·{м}/{с^2}}·м]=m·a·S=F·S=A=E=hυ$.

Б) $[{кг·м}/{c}]=p=mc$.

Ответ: 12
Показать решение

Задача 2

Какие две из представленных ниже формул записаны неверно?

  1. E = A + ${mv^2}/{2}$
  2. ${mv^2}/{2}$ = e · Uз
  3. E = ${h}/{λ}$
  4. E = ${h·c}/{λ}$
  5. m = ${h·ν}/{c}$
Решение

Записаны неверно формулы:

3) $E={h}/{λ}$, правильно будет $E={hc}/{λ}$.

5) $m={hυ}/{c}$, правильно будет $m={hυ}/{c^2}$.

Ответ: 35
Показать решение

Задача 3

Установите соответствие между физическими открытиями и учёными, их совершившими. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические открытия Учёные
А) измерение давления света
Б) основные свойства электромагнитных волн
1) Максвелл
2) Столетов
3) Лебедев
4) Планк
5) Тесла
Решение

А) Измерения давления света осуществил Лебедев.

Б) Основные свойства электромагнитных волн открыл Джеймс Максвелл.

Ответ: 31
Показать решение

Задача 4

Установите соответствие между физическими открытиями и учёными, их совершившими. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

Открытия Учёные
А) прототип вакуумного фотоэлемента
Б) опытные законы внешнего фотоэффекта
1) Эдисон
2) Столетов
3) Лебедев
4) Планк
5) Эйнштейн
Решение

А) Прототип вакуумного элемента создал Столетов.

Б) Столетов установил три закона внешнего фотоэффекта.

Ответ: 22
Показать решение

Задача 5

Установите соответствие между физическими открытиями и учёными, их совершившими.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические открытия Учёные
А) открытие явления внешнего фотоэффекта
Б) разработка теории фотоэффекта
1) Столетов
2) Герц
3) Эйнштейн
4) Планк
5) Лебедев
Решение

Внешний фотоэффект был открыт в 1887 году Генхрихом Герцем. Альберт Эйнштейн разработал теорию фотоэффекта.

Ответ: 23
Показать решение

Задача 6

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался зелёный светофильтр, а во второй — фиолетовый. В каждом опыте измеряли запирающее напряжение. Как изменялись кинетическая энергия фотоэлектронов и запирающее напряжение при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Кинетическая энергия фотоэлектронов
Б) Запирающее напряжение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Дано:

$λ_{зел}^1=550$нм

$λ_{фиол}^2=400$нм

Решение:

Уравнение фотоэффекта $h{c}/{λ}=A_{вых}+E_к$ соответственно $A_{вых}=const$, а $E_к$ увеличивается.

$E_к∼U_з·e$ так же увеличивается до явления фотоэффекта.

Ответ: 11
Показать решение

Задача 7

Установите соответствие между графиками, изображёнными на рисунках, и законами (зависимостями), которые они могут представлять.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Графики Законы
А)
Б)
1) закон Эйнштейна пропорциональности массы и энергии
2) зависимость силы фототока от приложенного напряжения
3) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света
4) зависимость энергии фотона от частоты света
Решение

А) Соответствует зависимости силы фотопотока от предложенного напряжения, где $U_{max}=U_{напряжения}$.

Б) Соответствует зависимость максимальной $E_к$ энергии фотоэлектронов от частоты света, где $hυ_{min}=A_{вых}$, а остальная энергия идет на $E_к$.

Ответ: 23
Показать решение

Задача 8

Установите соответствие между графиками, представленными на рисунках, и законами (зависимостями), которые они могут выражать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

График Закон
А)
Б)
1) закон радиоактивного распада
2) зависимость запирающего потенциала от частоты падающего света
3) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света
4) зависимость энергии фотона от частоты света
Решение

Дано:

Решение:

Закон радиоактивного распада имеет такую форму, т.к. $N=N_0·e^{-2·t·λ}$ или $N={N_0}/{2^n}$

Зависимость энергии фотона от частоты света зависит $E=hυ$.

Ответ: 14
Показать решение

Задача 9

Радиоактивное ядро претерпело три β-распада. Как при этом изменились число нуклонов в ядре и заряд ядра? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Число нуклонов в ядре
Б) Заряд ядра
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Дано:

$Зβ$распада

$Зe↙{-1}↖{0}$

Решение:

Число нуклонов в ядре не изменилось А.

Заряд ядра увеличивается на +3, т.к. испускание 3-х электронов.

Ответ: 31
Показать решение

Задача 10

Радиоактивный изотоп испытал два α- и три β-распада. Как при этом изменились его массовое число и число протонов в ядре? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Массовое число
Б) Число протонов
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Так как изотоп испытал 2 $α(↙{4}↖{2}He)$ и 3($↙{-1}↖{0}β$) распада, очевидно, что А (массовое число), а Z (число протонов) уменьшилось.

Ответ: 22
Показать решение

Задача 11

В планетарной модели атома Бора–Резерфорда электроны движутся вокруг ядра только по разрешённым орбитам. Как изменяются при переходе электрона на более высокую орбиту его орбитальная скорость и потенциальная энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Орбитальная скорость электрона
Б) Потенциальная энергия электрона
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При переходе электрона на более высокую орбиту очевидно, что орбитальная скорость электрона увеличивается, т.к. кинетическая энергия увеличивается. Но, т.к. электрон отдаляется от низких орбит, потенциальная энергия уменьшится.

Ответ: 12
Показать решение

Задача 12

В опыте по наблюдению фотоэффекта увеличивают интенсивность света, облучающего катод. Как при этом изменяются энергия фотонов и запирающее напряжение? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Энергия фотонов
Б) Запирающее напряжение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Из теории фотоэффекта известно, что с увеличением интенсивности энергии фотонов и запирающее напряжение не изменились. Изменилось лишь количество вырванных электронов.

Ответ: 33
Показать решение

Задача 13

Фотон с энергией E движется в вакууме. Пусть h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме. Чему равны частота и импульс фотона? Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические явления Формулы
А) частота фотона
Б) импульс фотона
1) E/h
2) E/c2
3) hν
4) E/c
Решение

А) Зная, что $E_{фотона}=hυ$ выразим $υ={E}/{h}$.

Б) Учитывая, что $p↖{→}=m·c$, а $E=mc^2⇒p={E}/{c}$.

Ответ: 14
Показать решение

Задача 14

Катод облучают светом и наблюдают внешний фотоэффект. А и Б представляют собой физические величины, характеризующие свойства материала катода и фотоэлектроны. Установите соответствие между физическими величинами и графиками, которые отражают зависимости этих величин от энергии светового кванта.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические явления Графики
А) работа выхода
Б) кинетическая энергия фотоэлектрона
1)
2)
3)
4)
Решение

При фотоэффекте, металл остается прежним и работа выхода тоже А-2, а вся энергия, падающего света, идет на $A_{вых}+E_к=hυ$ Б-4, согласно уравнению Эйнштейна.

Ответ: 24
Показать решение

Задача 15

Металлическую пластину освещали монохроматическим светом с длиной волны 500 нм. Что произойдёт с импульсом фотонов и кинетической энергией вылетающих электронов при освещении этой пластины монохроматическим светом с длиной волны 700 нм одинаковой интенсивности? Фотоэффект наблюдается в обоих случаях. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Импульс фотонов
Б) Кинетическая энергия электронов
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Дано:

$λ_1=500$нм

$λ_2=700$нм

$A_{вых}=const$

$E_к-?mυ-?$

Решение:

Воспользуемся уравнением фотоэффекта: $h{c}/{λ}=A_{вых}+E_к$. Учитывая, что длина волны увеличивается, то кинетическая энергия уменьшается и импульс соответственно.

Ответ: 22
Показать решение

Задача 16

При бомбардировке ядра некоторого атома протонами в результате ядерной реакции получается ядро другого атома. Установите характер изменения массового числа и зарядового числа атома в результате такой реакции. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Массовое число ядра
Б) Зарядовое число ядра
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Поскольку масса протона равна единице, а его заряд тоже равен единице $↙{1}↖{1}p$, то следовательно, массовое число ядра возрастет на единицу и зарядовое число ядра так же возрастет на единицу.

Ответ: 11
Показать решение

Задача 17

Интенсивность монохроматического светового пучка плавно уменьшают, не меняя частоту света. Как изменяются при этом концентрация фотонов в световом пучке и скорость каждого фотона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Концентрация фотонов
Б) Скорость фотона
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Интенсивность света - количество фотонов, прошедших через единицу площади за единицу времени. Значит, при уменьшении интенсивности концентрация фотонов уменьшилась. Скорость фотона - неизменная величина.

Ответ: 23
Показать решение

Задача 18

Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте работа выхода электрона из металла и максимальная возможная скорость фотоэлектрона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Работа выхода электрона из металла
Б) Скорость фотоэлектрона
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: $hυ=A_{вых}+E_к$, поскольку работа выхода - это постоянная величина для того или иного металла, то при увеличении энергии фотона $hυ$ она не меняется, а кинетическая энергия $E_к$ увеличивается исходя из закона сохранения энергии, а знчит, и скорость увеличивается, т.к. $E_к={mυ^2}/{2}$.

Ответ: 31
Показать решение

Задача 19

Как изменятся величина запирающего напряжения и длины волны красной границы, если при наблюдении фотоэффекта уменьшить длину волны падающих на металлическую пластину фотонов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Запирающее напряжение
Б) Длина волны красной границы
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: $hυ=A_{вых}+Е_к$(1), или через длину волны, учитывая, что $υ={c}/{λ}$, ${hc}/{λ}={hc}/{λ_0}+Е_к$, где $E_к=eU_з$, где $λ_0$ - длина волны красной границы, $U_з$ - запирающее напряжение.

При уменьшении длины волны, падающих на металлическую пластинку фотонов, то длина волны красной границы не изменится, поскольку для каждого металла она своя, энергия падающих фотонов увеличится, следовательно, увеличится $E_к$ и значит, увеличится $U_з$.

Ответ: 13
Показать решение

Задача 20

Как изменятся величина кинетической энергии вырываемых электронов и сила фототока насыщения, если при наблюдении фотоэффекта уменьшить длину волны падающих на металлическую пластину фотонов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Кинетическая энергия фотоэлектронов
Б) Сила фототока насыщения
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: $hυ=A_{вых}+Е_к$(1), или через длину волны, учитывая, что $υ={c}/{λ}$, ${hc}/{λ}=A_{вых}+Е_к$

При уменьшении длины волны, энергия фотонов увеличится, а следовательно, увеличится и кинетическая энергия фотоэлектронов. Сила же фототока насыщения от длины волны фотонов не зависит, т.е. не изменится.

Ответ: 13
Показать решение
Показать еще

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе