Global EE

Квантовая Физика — Задание 17 ЕГЭ по физике №00018780

Задание №17. Ядерная и Квантовая Физика. Установление Соответствия

Квантовая Физика

№2. Задание 17

ID: 00018780

Электрон в атоме водорода перешёл с низкой стационарной орбиты (с меньшим номером $n$) на более высокую стационарную орбиту (с бо́льшим номером $n$). Как в результате этого изменились модуль силы электрического взаимодействия электрона с ядром и полная энергия электрона?

Модуль силы электрического взаимодействия электрона с ядром

Полная энергия электрона

 

 

 

 

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

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

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Электрон перепрыгнул на более высокую орбиту — значит отдалился от ядра, радиус орбиты $r$ вырос. Дальше смотрим, как от расстояния зависят сила притяжения и полная энергия.

Величина 1. Модуль силы взаимодействия с ядром

Электрон и ядро притягиваются по закону Кулона: $F=\dfrac{ke^{2}}{r^{2}}$. Расстояние $r$ увеличилось, а оно стоит в знаменателе да ещё в квадрате — значит сила стала меньше. Модуль силы уменьшится — это 2.

Величина 2. Полная энергия электрона

Полная энергия электрона на орбите с номером $n$ в атоме водорода: $E_{n}=-\dfrac{13{,}6}{n^{2}}$ эВ. Она отрицательная — и это главный подвох. Чем больше номер $n$, тем меньше дробь $\dfrac{13{,}6}{n^{2}}$, и тем ближе к нулю (то есть выше) становится энергия. Например, было $-13{,}6$ эВ при $n=1$, стало $-3{,}4$ эВ при $n=2$ — а $-3{,}4$ больше, чем $-13{,}6$. Значит полная энергия увеличилась — это 1.

Ответ

21

Видеоразбор

Другие задания по теме «Квантовая Физика» (8)