Chuyên đề Giải bài tập Electron quang điện chuyển động trong điện từ trường môn Vật Lý 12

CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TẬP

ELECTRON QUANG ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG

TRONG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

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

\(\begin{array}{l} F = q.v.B = m\frac{{{v^2}}}{R} = {F_{ht}}\\ \Rightarrow R = \frac{{m.v}}{{q.B}} \end{array}\)

- 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: 

\(q = \frac{{{U_h}.R}}{k}\)

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

+ Ta có:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} R = {v_0}t\\ d = \frac{{a{t^2}}}{2} \end{array} \right.;a = \frac{{qE}}{m} = \frac{{qU}}{{md}}\\ \Rightarrow d = \frac{{qU{t^2}}}{{2md}} \Rightarrow t = \sqrt {\frac{{2m{d^2}}}{{qU}}} \end{array}\)

+ Ta lại có:

\(\begin{array}{l} \frac{{mv_0^2}}{2} = q\left| {{U_h}} \right| \Rightarrow {v_o} = \sqrt {\frac{{2q\left| {{U_h}} \right|}}{m}} \\ \Rightarrow R = \sqrt {\frac{{2m{d^2}.2q\left| {{U_h}} \right|}}{{q.U.m}}} = 2d\sqrt {\frac{{\left| {{U_h}} \right|}}{U}} \end{array}\)

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

Giải

Áp dụng công thức:

\(R = 2d\sqrt {\frac{{\left| {{U_h}} \right|}}{U}} ;\left| {{U_h}} \right| = \frac{{hc}}{{\left| e \right|}}\left( {\frac{1}{\lambda } - \frac{1}{{{\lambda _0}}}} \right)\)

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.

Giải

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:

\(\begin{array}{l} \frac{1}{2}m{v^2} = qU + \frac{{hc}}{\lambda } - A\\ \Rightarrow v = \sqrt {\frac{2}{m}(qU + \frac{{hc}}{\lambda } - A)} = {19.10^5}m/s \end{array}\)

- Electron cực tiểu là:

\(\begin{array}{l} {{\rm{W}}_d} - 0 = qU\\ \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2qU}}{m}} = {18,75.10^5}m/s \end{array}\)

Câu 1: Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0.6μm vào catot của 1 tế bào quang điện có công thoát A = 1.8eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào một điện trường từ A đến B sao cho U_AB = -10V. Vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất của electron khi tới B lần lượt là:

A. 18,75.10⁵ m/s và 18,87.10⁵ m/s

B. 18,87.10⁵ m/s và 18,75.10⁵ m/s

C. 16,75.10⁵ m/s và 18.87.10⁵ m/s

D. 18,75.10⁵ m/s và 19,00.10⁵ m/s

Câu 2: Chiếu bức xạ có tần số f₁ vào quả cầu kim loại đặt cô lập thì xãy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại của quả cầu là V₁ và động năng ban đầu cực đại của e quang điện đúng bằng một nửa công thoát của kim loại. Chiếu tiếp bức xạ có tần số f₂ = f₁ + f vào quả cầu đó thì điện thế cực đại của quả cầu là 5V₁. Hỏi chiếu riêng bức xạ có tần số f vào quả cầu trên (đang trung hòa về điện) thì điện thế cực đại của quả cầu là:

A. 2V₁                     B. 2,5V₁                  C. 4V₁.                    D. 3V₁.

Câu 3: Chiếu lên bề mặt một tấm kim loại có công thoát electrôn là A = 2,1 eV chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,485μm. Người ta tách ra một chùm hẹp các electrôn quang điện có vận tốc ban đầu cực đại hướng vào một không gian có cả điện trường đều E và từ trường đều B. Ba véc tơ v, E, B vuông góc với nhau từng đôi một. Cho B = 5.10^-4 T. Để các electrôn vẫn tiếp tục chuyển động thẳng và đều thì cường độ điện trường E có giá trị nào sau đây ?

A. 201,4 V/m.    

B. 80544,2 V/m.

C. 40.28 V/m.    

D. 402,8 V/m.

Câu 4: Một tụ điện phẳng gồm hai bản A và K rất rộng song song với nhau. Cho công thoát của kim loại dùng làm bản tụ bằng 2,1 eV. Chiếu chùm sáng kích thích rất hẹp có bước sóng bằng 0,4 μm (trong chân không) tới một điểm nằm giữa mặt bên trong bản K của tụ điện. Biết hiệu điện thế U_AK = 50 V. Khoảng cách giữa hai bản tụ bằng 5 cm. Bán kính khu vực mà êletron quang điện bắn phá trên bản A của tụ là

A. 1,42 cm.    

B. 2,84 cm.

C. 4,21 cm.    

D. 8,42 cm.

...

---(Nội dung đề và đáp án Bài tập trắc nghiệm tiếp theo, các em vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)--- 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Chuyên đề Giải bài tập Electron quang điện chuyển động trong điện từ trường môn Lý 12 năm 2020, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!

Chúc các em học tập thật tốt!