Презентация к уроку в 11 классе "Решение задач ЕГЭ по теме "Квантовая физика"

Цель – разбор заданий ЕГЭ по теме «Квантовая физика».

Задачи:
- повторить кодификатор по теме «Квантовая физика»;
- закрепить навык применения теории к решению задач;
- прорешать различные типы задач по данной теме.

1. Корпускулярно- волновой дуализм
Гипотеза М.Планка о квантах
Фотоэффект
Опыты А.Г. Столетова
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Фотоны

Энергия фотона
Импульс фотона
Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц
Дифракция электронов

Планетарная модель атома
Постулаты Бора
Линейчатые спектры
Лазер

Радиоактивность. Альфа-распад, бета-распад, гамма – излучение
Закон радиоактивного распада
Нуклонная модель ядра. Заряд ядра. Массовое число ядра
Энергия связи нуклонов в ядре. Ядерные силы
Ядерные реакции. Деление и синтез ядер

Формула Планка Е= hν 
Законы фотоэффекта
2.1. 𝒉𝒉𝝂𝝂=𝑨𝑨+ 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐 𝒎𝒎 𝝊 𝟐 𝝊𝝊 𝝊 𝟐 𝟐𝟐 𝝊 𝟐 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐 𝟐𝟐 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐
2.2. 𝝂𝝂= 𝒄 𝝀 𝒄𝒄 𝒄 𝝀 𝝀𝝀 𝒄 𝝀 ; 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐 𝒎𝒎 𝝊 𝟐 𝝊𝝊 𝝊 𝟐 𝟐𝟐 𝝊 𝟐 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐 𝟐𝟐 𝒎 𝝊 𝟐 𝟐 = 𝒆𝑼 з 𝒆𝒆𝑼𝑼 𝒆𝑼 з з 𝒆𝑼 з
2.3.𝐀𝐀=𝒉𝒉 𝝂 𝒎𝒊𝒏 𝝂𝝂 𝝂 𝒎𝒊𝒏 𝒎𝒎𝒊𝒊𝒏𝒏 𝝂 𝒎𝒊𝒏 = 𝒉𝒄 𝝀 𝒎𝒂𝒙 𝒉𝒉𝒄𝒄 𝒉𝒄 𝝀 𝒎𝒂𝒙 𝝀 𝒎𝒂𝒙 𝝀𝝀 𝝀 𝒎𝒂𝒙 𝒎𝒎𝒂𝒂𝒙𝒙 𝝀 𝒎𝒂𝒙 𝒉𝒄 𝝀 𝒎𝒂𝒙
2.4. 𝒉𝒄 𝝀 𝒉𝒉𝒄𝒄 𝒉𝒄 𝝀 𝝀𝝀 𝒉𝒄 𝝀 = 𝒉𝒄 𝝀 кр 𝒉𝒉𝒄𝒄 𝒉𝒄 𝝀 кр 𝝀 кр 𝝀𝝀 𝝀 кр кр 𝝀 кр 𝒉𝒄 𝝀 кр +𝒆𝒆 𝑼 з 𝑼𝑼 𝑼 з з 𝑼 з
2.5. 𝑬 𝒌 𝑬𝑬 𝑬 𝒌 𝒌𝒌 𝑬 𝒌 = 𝒑 𝟐 𝟐 𝒎 𝒆 𝒑 𝟐 𝒑𝒑 𝒑 𝟐 𝟐𝟐 𝒑 𝟐 𝒑 𝟐 𝟐 𝒎 𝒆 𝟐𝟐 𝒎 𝒆 𝒎𝒎 𝒎 𝒆 𝒆𝒆 𝒎 𝒆 𝒑 𝟐 𝟐 𝒎 𝒆

3. 𝒑𝒑=𝒎𝒎𝒄𝒄= 𝒉𝝂 𝒄 𝒉𝒉𝝂𝝂 𝒉𝝂 𝒄 𝒄𝒄 𝒉𝝂 𝒄 = 𝒉 𝝀 𝒉𝒉 𝒉 𝝀 𝝀𝝀 𝒉 𝝀
4. 𝝀𝝀= 𝒉 𝒑 𝒉𝒉 𝒉 𝒑 𝒑𝒑 𝒉 𝒑 - формула де Бройля
5. Постулаты Бора
𝒉𝒉 𝝂 𝒌𝒏 𝝂𝝂 𝝂 𝒌𝒏 𝒌𝒌𝒏𝒏 𝝂 𝒌𝒏 = 𝑬 𝒌 𝑬𝑬 𝑬 𝒌 𝒌𝒌 𝑬 𝒌 − 𝑬 𝒏 𝑬𝑬 𝑬 𝒏 𝒏𝒏 𝑬 𝒏
При излучении k>n,
при поглощении k

Задача 1.
На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны𝝀𝝀 и частоты света 𝝂𝝂.
Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВИД ЗАВИСИМОСТИ :
 1) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света;
 2) зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света;
 3) зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света;
 4) зависимость потенциальной энергии взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла от длины волны падающего света.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задача 2.
Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия?

3. Слой оксида кальция облучается светом и испускает электроны. На рисунке показан график изменения максимальной энергии фотоэлектронов в зависимости от частоты падающего света. Какова работа выхода фотоэлектронов из оксида кальция?

1. Способ (графический)

2. Способ (расчетный)

𝜈 𝑚𝑖𝑛 𝜈𝜈 𝜈 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 𝜈 𝑚𝑖𝑛 =0,5∙ 10 5 10 10 5 5 10 5 Гц
𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых =ℎ∙ 𝜈 𝑚𝑖𝑛 𝜈𝜈 𝜈 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 𝜈 𝑚𝑖𝑛
𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых =6,63∙ 10 −34 10 10 −34 −34 10 −34 ∙0,5∙ 10 15 10 10 15 15 10 15 =
=33,15∙ 10 −19 10 10 −19 −19 10 −19 Дж Дж Дж =2,1эВ.

Задача 4.
На рисунке изображена упрощённая диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Установите соответствие между процессами поглощения света наибольшей длины волны и испускания света наибольшей длины волны и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕСС
А) поглощение света наибольшей длины волны
Б) излучение света наибольшей длины волны

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задача 5.
В опыте по изучению фотоэффекта одну из пластин плоского конденсатора облучают светом с энергией фотона 6 эВ. Напряжение между пластинами
изменяют с помощью реостата, силу
фототока в цепи измеряют амперметром.
На графике приведена зависимость
фототока от напряжения  между
пластинами. Работа выхода электрона
с поверхности металла, из которого сделаны пластины конденсатора, равна

𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых =6 – 4 = 2(эВ)

ℎ𝜈𝜈= 𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых + е𝑈 з е𝑈𝑈 е𝑈 з з е𝑈 з

Задача 6.
Какая доля от большого количества радиоактивных ядер остаётся нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

Задача 8.
Из ядер платины 𝟕𝟖 𝟏𝟗𝟕 𝐏𝐭 𝟕𝟕𝟖𝟖 𝟕𝟖 𝟏𝟗𝟕 𝐏𝐭 𝟏𝟏𝟗𝟗𝟕𝟕 𝟕𝟖 𝟏𝟗𝟕 𝐏𝐭 𝐏𝐏𝐭𝐭 𝟕𝟖 𝟏𝟗𝟕 𝐏𝐭 , при 𝛃 − 𝛃𝛃 𝛃 − 𝛃 − − 𝛃 −  -распаде с
полураспада 20 часов образуются стабильные ядра
золота.
В момент начала наблюдения в образце содержится 8·1020 ядер платины. Через какую из точек, кроме начала координат, пройдёт график зависимости числа ядер золота от времени (см. рисунок)?

Ответ: 2.

Задача 8.
Свет мощностью 0,5 кВт с длиной волны 20 нм падает перпендикулярно к поверхности площадью 100 см2.
Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см2  этой поверхности?

Задача 9.
На пластинку, которая отражает 70 % и поглощает 30 % падающего света, каждую секунду перпендикулярно падают 3 • 1020 одинаковых фотонов, которые оказывают на пластинку действие силой 0,675 мкН.
Определите длину волны падающего света.

Задача 10.
В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ.
При длительном освещении катода светом c частотой ν = 1015 Гц фототок, возникший вначале, прекращается.
Работа выхода электронов из кальция А = 4,42•10-19 Дж.
Какой заряд q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

Задача 12.
Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX с катода фотоэлемента под действием света, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть напряжённость электрического поля Е, чтобы самые быстрые электроны отклонялись в положительном направлении оси OY?
Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ,
частота света 6,4·1014 Гц,
индукция магнитного поля 10 −3 10 10 −3 −3 10 −3 Тл.

𝐹 л 𝐹𝐹 𝐹 л л 𝐹 л > 𝐹 э 𝐹𝐹 𝐹 э э 𝐹 э или 𝜐𝜐𝐵𝐵>𝐸𝐸

Задача 12.
На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой.
Экспериментально установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых при переходах между этими уровнями, равна λ0 = 250 нм.
Какова величина λ13, если λ32 = 545 нм, λ24 = 400 нм?

Задача 13.
Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода
4,42•10-19 Дж), освещается светом с длиной волны 300 нм.
Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 8,3•10-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля.
Каков максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны.

Задача 15.
Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой Еn = –13,6 эВ/n2, где n = 1, 2, 3, … .
При переходе из состояния Е2 в состояние Е1 атом испускает фотон.
Поток таких фотонов падает на поверхность фотокатода.
Запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, Uзап = 7,4 В.
Какова работа выхода Авых фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

Задача 16.
Покоящийся атом излучает фотон с энергией
16,32· 10 –19 10 10 –19 –19 10 –19 Дж в результате перехода электрона из возбуждённого состояния в основное. Атом в результате отдачи начинает двигаться поступательно в противоположном направлении с кинетической энергией 8,81· 10 –27 10 10 –27 –27 10 –27 Дж.
Найдите массу атома. Скорость атома считать малой по сравнению со скоростью света.

2. Вы­чис­ли­те массу ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния ядер урана, на­кап­ли­ва­ю­щих­ся в ядер­ном ре­ак­то­ре теп­ло­вой мощ­но­стью 3∙ 10 9 10 10 9 9 10 9 Вт  за сутки, при­ни­мая вы­де­ле­ние энер­гии при де­ле­нии ядра урана 235 рав­ным 200 МэВ.

1. Образовательный портал
СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ https://phys-ege.sdamgia.ru/prob_catalog
2. Открытый банк заданий ЕГЭ
http://ege.fipi.ru/os11/xmodules/qprint/index.php?proj=BA1F39653304A5B041B656915DC36B38
3. ЕГЭ 2020 Физика.Типовые экзаменационные варианты.
Под редакцией М.Ю. Демидовой
4. ЕГЭ 2020. Физика. 32 варианта типовых экзаменационных заданий. Лукашева Е.В. , Чистякова Н.И.