Global EE

Атомные Спектры… — Задание 16 ЕГЭ по физике №00018710

Задание №16. Ядерная и Квантовая Физика

Атомные Спектры и Энергетические Уровни

№2. Задание 16

ID: 00018710

Фотон с энергией 8 эВ выбивает электрон из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ (катода). Пластинка находится в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряжённостью $E = 5\cdot10^{4}$ В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь $s = 5\cdot10^{-4}$ м вдоль линии поля?

Релятивистские эффекты не учитывать. Ответ выразите в метрах в секунду и округлите до второй значащей цифры.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Тут две сцены. Сначала фотоэффект: фотон отдаёт электрону энергию, часть её ($A_{\text{вых}}$) тратится на «отрыв», остальное становится кинетической энергией вылетевшего электрона. Потом — обычный разгон: электрическое поле толкает электрон и совершает над ним работу $eEs$, которая добавляется к кинетической энергии. В конце по полной кинетической энергии находим скорость.

Считаем

Кинетическая энергия сразу после вылета (по Эйнштейну): $E_{k0}=E_{\text{фот}}-A_{\text{вых}}=8-2=6\ \text{эВ}=6\cdot1{,}6\cdot10^{-19}=9{,}6\cdot10^{-19}\ \text{Дж}.$

Работа поля на пути $s$: $A_{\text{поля}}=eEs=1{,}6\cdot10^{-19}\cdot 5\cdot10^{4}\cdot 5\cdot10^{-4}=4{,}0\cdot10^{-18}\ \text{Дж}.$

Полная кинетическая энергия: $E_k=E_{k0}+A_{\text{поля}}=9{,}6\cdot10^{-19}+4{,}0\cdot10^{-18}=4{,}96\cdot10^{-18}\ \text{Дж}.$

Скорость из $E_k=\dfrac{m v^2}{2}$ (масса электрона $m=9{,}1\cdot10^{-31}$ кг):

$v=\sqrt{\dfrac{2E_k}{m}}=\sqrt{\dfrac{2\cdot 4{,}96\cdot10^{-18}}{9{,}1\cdot10^{-31}}}\approx 3{,}3\cdot10^{6}\ \text{м/с}.$

Ответ

3300000

Видеоразбор

Другие задания по теме «Атомные Спектры и Энергетические Уровни» (8)