Задание 25 ЕГЭ по физике №00017021

Идея

Зеркальная к 40923: теперь поля и частота известны, а варьируем работу выхода катода. Работа выхода управляет скоростью электронов: чем она больше, тем медленнее электрон (меньше энергии остаётся на движение), а значит — слабее магнитная сила. Электрическая сила постоянна и тянет на восток. Значит, при достаточно большой работе выхода электрическая сила перевесит магнитную.

Шаг 1. Условие «на восток»

Как и раньше, по линии запад–восток: электрическая сила $eE$ — на восток, магнитная $evB$ — на запад. Восток победит при

$eE \gt evB \;\Rightarrow\; v \lt \dfrac{E}{B}.$

Шаг 2. Связь скорости и работы выхода

Из фотоэффекта $\dfrac{mv^2}{2}=h\nu-A_{вых}$. Меньшая скорость — большая работа выхода. Граница: $v=\dfrac{E}{B}$, тогда

$h\nu - A_0 = \dfrac{m}{2}\left(\dfrac{E}{B}\right)^2 \;\Rightarrow\; A_0 = h\nu - \dfrac{mE^2}{2B^2}.$

Шаг 3. Считаем

$\dfrac{E}{B}=3{,}0\cdot10^{5}$ м/с; $\dfrac{m}{2}\left(\dfrac{E}{B}\right)^2\approx4{,}1\cdot10^{-20}$ Дж $\approx0{,}26$ эВ.

$h\nu=6{,}63\cdot10^{-34}\cdot6{,}2\cdot10^{14}\approx4{,}11\cdot10^{-19}$ Дж $\approx2{,}57$ эВ; $A_0\approx2{,}57-0{,}26\approx2{,}3$ эВ.

Сила направлена на восток при $A_{вых} \gt 2{,}3$ эВ.