Фотокатод, покрытый кальцием, освещается светом с длиной волны λ = 300 нм. Работа выхода электронов из кальция равна Авых = 4,42·10–19 Дж. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружности с максимальным радиусом R = 4 мм. Каков модуль индукции магнитного поля В?
💡 Пошаговый разбор и решение:
Согласно второму закону Ньютона, сила Лоренца, действующая на электрон, связана с его центростремительным ускорением: $e v B= \frac{m v ^2}{R}$ Максимальную скорость фотоэлектронов находим из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта: $h\nu=A_вых + E_к$ или $\frac{hc}{\lambda} =A_вых + E_к$ где $E_кин= \frac{m v ^2}{2}$
В результате преобразований получаем:
$B= \frac{\sqrt{аргумента: 2m ( $\frac{hc}{\lambda}$ - A_вых} аргумента ) ,}{eR} = \frac{$\sqrt{аргумента: 2 \cdot 9,}$ аргумента 1 \cdot 10 в степени ( - 31 ) кг \cdot ( $\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) Дж \cdot с \cdot 3 \cdot 10 в степени 8 м/с}{300 \cdot 10 в степени ( - 9 )}$ - 4,42 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Дж ) ,}{1,6 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Кл \cdot 4 \cdot 10 в степени ( - 3 ) м} \approx10 в степени ( - 3 ) Тл$ $B= \frac{\sqrt{аргумента: 2m ( $\frac{hc}{\lambda}$ - A_вых} аргумента ) ,}{eR} =$
$= \frac{$\sqrt{аргумента: 2 \cdot 9,}$ аргумента 1 \cdot 10 в степени ( - 31 ) кг \cdot ( $\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) Дж \cdot с \cdot 3 \cdot 10 в степени 8 м/с}{300 \cdot 10 в степени ( - 9 )}$ - 4,42 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Дж ) ,}{1,6 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Кл \cdot 4 \cdot 10 в степени ( - 3 ) м} \approx10 в степени ( - 3 ) Тл$
Ответ: 10−3 Тл.
В результате преобразований получаем:
$B= \frac{\sqrt{аргумента: 2m ( $\frac{hc}{\lambda}$ - A_вых} аргумента ) ,}{eR} = \frac{$\sqrt{аргумента: 2 \cdot 9,}$ аргумента 1 \cdot 10 в степени ( - 31 ) кг \cdot ( $\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) Дж \cdot с \cdot 3 \cdot 10 в степени 8 м/с}{300 \cdot 10 в степени ( - 9 )}$ - 4,42 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Дж ) ,}{1,6 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Кл \cdot 4 \cdot 10 в степени ( - 3 ) м} \approx10 в степени ( - 3 ) Тл$ $B= \frac{\sqrt{аргумента: 2m ( $\frac{hc}{\lambda}$ - A_вых} аргумента ) ,}{eR} =$
$= \frac{$\sqrt{аргумента: 2 \cdot 9,}$ аргумента 1 \cdot 10 в степени ( - 31 ) кг \cdot ( $\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) Дж \cdot с \cdot 3 \cdot 10 в степени 8 м/с}{300 \cdot 10 в степени ( - 9 )}$ - 4,42 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Дж ) ,}{1,6 \cdot 10 в степени ( - 19 ) Кл \cdot 4 \cdot 10 в степени ( - 3 ) м} \approx10 в степени ( - 3 ) Тл$
Ответ: 10−3 Тл.
Правильный ответ:
10−3 Тл
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 104052 • Задание №7
При неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молек...
ID 106777 • Задание №16
В таблице представлены результаты измерений запирающего напряжения для фотоэлектронов при двух разных значения...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — второй закон Ньютона, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, взаимосвязь частоты и длины волны фотона, формулы для силы Лоренца и для центростремительного ускорения);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу;
IV) представлен правильный ответ. | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).
ИЛИ
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — второй закон Ньютона, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, взаимосвязь частоты и длины волны фотона, формулы для силы Лоренца и для центростремительного ускорения);
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу;
IV) представлен правильный ответ. | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).
ИЛИ
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108353
[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, равномерн...