Задание №17 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: 43
Условие
При освещении металлической пластины светом наблюдается фотоэффект. Частоту света ν плавно изменяют. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от частоты падающего света эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) работа выхода фотоэлектрона из металла
2) максимальный импульс фотоэлектронов
3) энергия падающего на металл фотона
4) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
| A | Б |
|---|
Подсказки — как подойти к решению
- Учти, что энергия падающего фотона растёт прямо пропорционально частоте: E = hν, поэтому её график — прямая линия, выходящая из начала координат. Сравни с ней остальные графики и сразу отбрось те, которые начинаются не с нуля.
- Запиши уравнение Эйнштейна для фотоэффекта hν = Aвых + Eк. Работа выхода определяется только металлом и от частоты не меняется, а кинетическая энергия растёт линейно, но лишь выше красной границы. Ловушка: импульс фотоэлектрона связан с кинетической энергией корневой зависимостью, а не прямой.
Решение
Энергия фотона прямо пропорциональна частоте: E = hν. На графике Б изображена именно такая зависимость физической величины от частоты, поэтому этот график соответствует энергии падающего на металл фотона (Б — 3).
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, энергия фотона идет на работу выхода и на сообщение электрону кинетической энергии: hν = A + E_кин. Поэтому максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона зависит от частоты следующим образом: E_кин = hν − A. Если частота фотона меньше частоты A/h, соответствующей красной границе, фотоэффект не наблюдается. Поэтому от графика функции E_кин = A − hν нужно взять только часть, где E_кин ≥ 0. На графике А изображена именно такая ситуация, поэтому график А соответствует максимальной кинетической энергии фотоэлектронов (А — 4).
Работа выхода фотоэлектрона характеризует свойства материала металлической пластины и не зависит от частоты падающего на нее света, поэтому график этой величины должен представлять собой горизонтальную линию. Максимальный импульс фотоэлектронов связан с с максимальной кинетической энергией соотношением p = √(2mE), а потому его зависимость от частоты будет нелинейной.
Ответ: 43.
Типичные ошибки
- Путают свойства металла и характеристики света: работу выхода принимают за растущую величину, хотя от частоты она не зависит, а энергию фотона — за постоянную. Отсюда и перестановка букв на графиках.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №17 по физике · Разбор темы №17 с нуля