Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 32 № 5213

Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси ОХ под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света \nu, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена в положительном направлении оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряжённость электрического поля 3 умножить на 10 в степени 2 В/м, индукция магнитного поля 10 в степени м инус в степени 3 Тл.

Решение.

На электрон со стороны магнитного поля действует сила Лоренца величиной F_Л = qvB. Направление ее определяется правилом левой руки. В данном случае сила Лоренца оказывается направленной в положительном направлении оси Oy.

Со стороны электрического поля на электрон действует сила F_э =qE. Поскольку электрон заряжен отрицательно, сила направлена против направления напряженности электрического поля, то есть в отрицательном направлении оси Оy.

Таким образом, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена в положительном направлении оси OY , должно выполняться условие: qvB больше qE равносильно v больше E/B.

Из уравнения Эйнштейна, для максимальной кинетической энергии фотоэлектронов имеем:

 

h\nu = A плюс дробь, числитель — mv в степени 2 , знаменатель — 2

 

Следовательно, частота падающего света должна подчиняться условию

 

\nu больше дробь, числитель — 1, знаменатель — h левая круглая скобка A плюс дробь, числитель — mE в степени 2 , знаменатель — 2B в степени 2 правая круглая скобка = дробь, числитель — 1, знаменатель — 6{, 62 умножить на 10 в степени минус 34 Дж умножить на с} левая круглая скобка 2{,}39 умножить на 1{,}6 умножить на 10 в степени минус 19 Дж плюс дробь, числитель — 9{,}1 умножить на 10 в степени –31 кг умножить на (3 умножить на 10 в степени 2 В/м) в степени 2 , знаменатель — 2 умножить на (10 в степени м инус в степени 3 Тл) в степени 2 правая круглая скобка \approx 6{,}4 умножить на 10 в степени 14 Гц.

 

 

Ответ: \nu больше 6{,}4 умножить на 10 в степени 14 Гц

Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 3.
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.3.4 Сила Лоренца, её направление и величина, 5.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта