Các dạng bài tập Hiện tượng quang điện ngoài có lời giải - Vật Lí lớp 12

Các dạng bài tập Hiện tượng quang điện ngoài có lời giải

Với Các dạng bài tập Hiện tượng quang điện ngoài có lời giải Vật Lí lớp 12 tổng hợp các dạng bài tập, 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Hiện tượng quang điện ngoài từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 12.

• Dạng 1: Hiện tượng quang điện - Thuyết lượng tử ánh sáng

  Xem chi tiết

• Dạng 2: Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử

  Xem chi tiết

• Dạng 3: Electron quang điện chuyển động trong điện từ trường

  Xem chi tiết

• 60 bài tập trắc nghiệm Hiện tượng quang điện có lời giải

  Xem chi tiết

Cách giải bài tập về Hiện tượng quang điện

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

♦ Công thức xác định năng lượng phôtôn:

♦ Công thoát

♦ Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện ngoài

♦ Định lý động năng:

♦ Để triệt tiêu dòng quang điện thì không còn e quang điện trở về Anot. Cũng có nghĩa là W_đ = 0 hoặc e đã bị hút ngược trở lại catot.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một ngọn đèn ra pha ánh sáng màu đỏ có bước sóng λ= 0,7 μm. Hãy xác định năng lượng của photon ánh sáng.

A. 1,77 MeV         B. 2,84 MeV         C. 1,77 eV          D. 2,84 eV

Hướng dẫn:

♦ Ta có:

Ví dụ 2: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ_o = 0,6 μm, được chiếu sáng bởi bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μm. Hãy xác định vận tốc cực đại của e quang điện.

A. 3,82.10⁵m/s          B. 4,57.10⁵ m/s

C. 5,73.10⁴m/s          D. Hiện tượng quang điện Không xảy ra.

Hướng dẫn:

♦ Áp dụng công thức:

Ví dụ 3: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ_o = 0,6 μm, được chiếu sáng bởi 2 bức xạ đơn sắc có bước sóng λ₁ = 0,5 μm và λ₂ = 0,55 μm. Hãy xác định vận tốc cực đại của e quang điện.

A. 3,82.10⁵ m/s B. 4,57.10⁵ m/s

C. 5,73.10⁴ m/s D. Hiện tượng quang điện không xảy ra

Hướng dẫn:

♦ Khi tấm kim loại bị chiếu sáng bởi 2 hay nhiều bức xạ khác nhau thì khi tính V_max hoặc |U_h| lớn nhất theo bức xạ có năng lượng lớn nhất (tức là có bước sóng nhỏ nhất).

♦ Vì λ₁ < λ₂, Nên khi tính V_max ta tính theo λ₁

♦ Áp dụng công thức:

Ví dụ 4: Chiếu vào catot của một tế bào quang điện các bức xạ có bước sóng λ = 400nm và λ₁ = 0,25μm thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện gấp đôi nhau. Xác định công thoát eletron của kim loại làm catot.

A. A = 3, 9750.10^-19J.          B. A = 1,9875.10^-19J.

C. A = 5,9625.10^-19J.          D. A = 2,385.10^-19J

Hướng dẫn:

♦ Gọi v1 là vận tốc ban đầu cực đại của e quang điện khi chiếu λ₁ vào tế bào quang điện

v là vận tốc ban đầu cực đại của e quang điện khi chiếu λ vào tế bào quang điện.

♦ Theo đề: λ₁ < λ ⇒ v₁ = 2v₂ ⇒ W_d1max = 4W_dmax Ta có hệ phương trình sau:

Giải hệ ta được

Cách tính Công suất nguồn bức xạ, hiệu suất lượng tử

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

• Công suất của nguồn sáng- hoặc công suất chiếu sáng:

• Cường độ dòng quang điện bão hòa:

• Hiệu suất lượng tử:

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một ngọn đèn phát ra ánh sáng đỏ với công suất P = 2W, bước sóng của ánh sáng λ = 0,7 μm. Xác định số phôtôn đèn phát ra trong 1s.

A. 7,04.10¹⁸ hạt         B. 5,07.10²⁰ hạt          C. 7.10¹⁹ hạt          D. 7.10²¹ hạt

Hướng dẫn:

• Ta có:

Ví dụ 2: Chiếu một bức xạ điện tử có bước sóng λ = 0,5μm vào bề mặt catôt của tế bào quang điện tạo thành dòng bão hòa I = 0,32A. Công suất bức xạ chiếu vào catôt là P = 1,5W. Biết h = 6,625.10^-34Js, c=3.10⁸ m/s và |e|=1,6.10^-19 C. Tìm hiệu suất lượng tử là bao nhiêu?

A. 46%          B. 53%          C. 84%          D. 67%

Hướng dẫn:

Hiệu suất lượng tử năng lượng:

Cách giải bài tập Electron quang điện chuyển động trong điện từ trường

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

- Bài toán 1: Xác định bán kính quỹ đạo của electron trong từ trường

- Bài toán 2: Xác định điện tích của quả cầu kim loại đặt trong không khí khi bị chiếu sáng để hiện tượng quang điện ngoài xảy ra:

- Bài toán 3: Xác định bán kính cực đại vùng e quang điện khi đến anot:

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Catốt của tế bào quang điện chân không là một tấm kim loại phẳng có giới hạn quang điện là λ_o = 0,6 μm. Chiếu vào catốt ánh sáng có bước sóng λ = 0,5 μm. Anốt cũng là tấm lim loại phẳng cách catốt 1cm. Giữa chúng có một hiệu điện thế 10V. Tìm bán kính lớn nhất trên 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

Hướng dẫn:

Áp dụng công thức:

Ví dụ 2: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,6 μm vào catot của 1 tế bào quang điện có công thoát A = 1,8 eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào một điện trường hướng từ A đến B sao cho U_AB = - 10 V. Vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất của các electron khi tới B lần lượt là

A. 18,75.10⁵ m/s và 19,00.10⁵ m/s.

B. 16,75.10⁵ m/s và 19,00.10⁵ m/s.

C. 16,75.10⁵ m/s và 18,75.10⁵ m/s.

D. 18,75.10⁵ m/s và 18,87.10⁵ m/s.

Hướng dẫn:

Do có hiện tượng quang điện nên:

Khi electron electron bứt ra mà chúng bay vào điện trường hướng từ A đến B sao cho U_AB = V_A – V_B = - 10 V → V_A < V_B

electron sẽ được tăng tốc vì B là bản dương. Khi đó electron có vận tốc lớn nhất ứng với khi nó bứt ra khỏi tấm kim loại cực đại và nó có vận tốc nhỏ nhất khi nó bứt ra với vận tốc ban đầu bằng không.

• Electron cực đại

• Electron cực tiểu là: