›
›
›

Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chương 6: Lượng tử ánh sáng - Dạng 4: Tia Rơn-ghen (Có lời giải)

doc 19 trang xuanthu 29/08/2022 4260
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chương 6: Lượng tử ánh sáng - Dạng 4: Tia Rơn-ghen (Có lời giải)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • docbai_tap_vat_li_lop_12_chuong_6_luong_tu_anh_sang_dang_4_tia.doc

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 12 - Chương 6: Lượng tử ánh sáng - Dạng 4: Tia Rơn-ghen (Có lời giải)

  1. IV. BÀI TẬP VỀ TIA RƠN-GHEN (TIA X) - Tia X là sĩng điện từ cĩ bước sĩng từ 10 8 m đến 10 11 m. - Cách tạo ra tia X: Ống phát ra tia X đơn giản là các ống tia catốt, trong đĩ cĩ lắp thêm một điện cực bằng kim loại cĩ nguyên tử lượng lớn để chắn dịng tia catốt. Cực kim loại này gọi là đối catốt. Chú ý Các electron từ âm cực (Katot) được tăng tốc trong điện trường mạnh, nên cĩ động năng lớn. Khi electron đập vào đối âm cực, chúng xuyên qua lớp vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và electron ở bên trong và phát ra sĩng điện từ cĩ bước sĩng cực ngắn (tia X). 1. Bước sĩng nhỏ nhất, tần số lớn nhất của tia X. 1.1. Phương pháp Gọi UAK là điện áp đặt vào Anốt và Catốt của ống Cu-lít-giơ (ống Rơnghen). Theo định lí biến thiên động năng, ta cĩ: WđA WđK eUAK Nếu coi động năng của electron khi bứt ra khỏi Catốt vơ cùng nhỏ thì ta cĩ WđA eUAK Khi đến Anốt, các electron cĩ năng lượng là WđA , năng lượng này sẽ chuyển hĩa thành nhiệt lượng làm nĩng Anốt và một phần năng lượng phát ra tia X. Vậy ta cĩ hc hc WđA eUAK Q X X hc Từ đĩ suy ra X . Dấu bằng xảy ra khi Q 0 , tức là tồn bộ động năng của electron khi đập vào eUAK Anốt chuyển thành năng lượng của tia X. hc Vậy bước sĩng ngắn nhất của tia X phát ra là: X min eUAK c Tần số lớn nhất của tia X là: fmax X min 1.2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Trong một ống Ron ghen. Biết hiệu điện thế giữa anốt và catốt là U 2.104 V . Hãy tìm bước sĩng nhỏ nhất min của tia Rơn ghen do ống phát ra? Bỏ qua động năng ban đầu của êlectron khi bứt ra khỏi catốt A. 0,31 pm.B. 0,62 pm.C. 0,93 pm. D. 0,46 pm. Lời giải hc Bước sĩng ngắn nhất của tia X phát ra là: X min . eUAK Trang 1
  2. Thay số với 4 34 19 8 UAK 2.10 V ; h 6,625.10 J.s ; e 1,6.10 C ; c 3.10 m / s . 34 8 6,625.10 .3.10 12 Ta cĩ: min 0,62.10 m 0,62 pm 1,6.10 19.2.1016 Đáp án B. Ví dụ 2: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống Rơnghen là 18,75kV. Bỏ qua động năng ban đầu của electron khi bứt ra khỏi catốt. Tần số lớn nhất mà tia Rơnghen phát ra là bao nhiêu? Cho e 1,6.10 19 , h 6,625.10 34 Js , c 3.108 m / s. A. 3,8.1018 Hz.B. 6,3.1018 Hz.C. 4,2.1018 Hz.D. 2,1.1018 Hz. Lời giải hc Bước sĩng ngắn nhất của tia X phát ra là: X min eUAK c eUAK 18 Tần số lớn nhất của tia X là: fmax 4,2.10 Hz X min h Đáp án C. Ví dụ 3: Một ống Cu-lít-giơ (ống tia X) đang hoạt động. Bỏ qua động năng ban đầu của các êlectron khi bứt ra khỏi catơt. Ban đầu, hiệu điện thế giữa anơt và catơt là U thì tốc độ của êlectron khi đập vào anơt là . Khi hiệu điện thế giữa anơt và catơt là 1,5U thì tốc độ của êlectron đập vào anơt thay đổi một lượng 4000 km/s so với ban đầu. Giá trị của  là A. 1,78.107 m s. B. 3,27.106 m s. C. 8,00.107 m s. D. 2,67.106 m s. Lời giải 1 2eU Ta cĩ: m 2 eU   ~ U 2 me Gọi vận tốc lúc đầu là 1 , lúc sau là 2 6 2 1 4000 km s 4.10 m s 7   1,78.10 m s 1 2 1,5U 7 1,5 2 2,18.10 m s 1 U Đáp án A. 1.3. Bài tập tự luyện Câu 1: Ống Rơnghen đặt dưới hiệu điện thế UAK 19995V. Tính bước sĩng ngắn nhất của tia X mà ống cĩ thể phát ra A. 6,2.10 8 m. B. 3,1.10 8 m. C. 9,3.10 8 m. D. 5,8.10 8 m. Trang 2
  3. 4 Câu 2: Hiệu điện thế giữa hai điện cực của ống Cu-lít-giơ (Ống tia X) là UAK 2.10 V. Bỏ qua động năng ban đầu của electron khi bứt ra khỏi catốt. Tính tần số lớn nhất của tia X mà ống cĩ thể phát ra A. 0,215.1019 Hz. B. 0,398.1019 Hz. C. 0,483.1019 Hz. D. 0,5.1019 Hz. ĐÁP ÁN Câu 1: Đáp án A. Bước sĩng ngắn nhất của tia X mà ống cĩ thể phát ra là: hc 19,875.10 26  8 m X min 19 6,2.10 . eUAK 1,6.10 .19995 Câu 2: Đáp án C. Tần số lớn nhất mà ống cĩ thể phát ra: c eU 1,6.10 19.19995 f AK 18 H max 34 4,83.10 z . X min h 6,625.10 Trang 3
  4. 2. Vận tốc cực đại của electron khi đập vào anốt 2.1. Phương pháp Nếu bỏ qua động năng ban đầu của e , ta cĩ 2 meA 2eUAK WđA eUAK A 2 me Nếu động năng ban đầu của e khi bứt khỏi Catốt là WđK thì ta cĩ 2 2 eU W meA AK đK WđA WđK eUAK A 2 me 2.2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Hiệu điện thế giữa Anốt và Catốt của ống Cu-lít-giơ là 20kV. Cho e 1,6.10 19 C, h 6,625.10 34 Js , c 3.108 m / s. Bỏ qua động năng ban đầu của electron. Tính vận tốc của electron khi đập vào anốt? A. 8,4.107 m s. B. 4,2.107 m s. C. 6,7.107 m s. D. 4,8.107 m s. Lời giải Nếu bỏ qua động năng ban đầu của e, ta cĩ vận tốc của electron khi tới anốt là: 2 meA 2eUAK 7 WđA eUAK A 8,4.10 m / s 2 me Đáp án A. Ví dụ 2: Một ống Cu-lit-giơ cĩ cơng suất trung bình 300W, hiệu điện thế giữa anốt và catốt cĩ giá trị 10 kV. Tính tốc độ cực đại của các êlectron khi tới anốt. A. 0,57.108 m s. B. 0,32.108 m s. C. 0,64.108 m s. D. 0,58.108 m s. Lời giải Nếu bỏ qua động năng ban đầu của electron, ta cĩ vận tốc của electron khi tới anốt là: 2 meA 2eUAK 8 WđA eUAK A 0,58.10 m s 2 me Đáp án D. Ví dụ 3: Khi tăng hiệu điện thế của một ống tia X lên n lần với n 1, thì bước sĩng cực tiểu của tia X mà ống phát ra giảm một lượng  . Hiệu điện thế ban đầu của ống là: hc hc n 1 hc hc n 1 A. . B. . C. . D. . e n 1  en  en  e  Lời giải Trang 4
  5. 1 e hc eUAK U hc  AK 1 1 e  Ta cĩ: 1 hc 1 e   U n hc enU AK AK   nUAK hc hc n 1 Từ đĩ suy ra hiệu điện thế ban đầu của ống là U AK en  Đáp án B. Trang 5
  6. 2.3. Bài tập tự luyện Câu 1: Trong ống Cu-lit-giơ để tạo ra tia X (tia Rơn-ghen), biết tốc độ của êlectrơn tới anốt là 5.107 m s. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrơn khi bật ra khỏi catốt. Để giảm tốc độ của êlectrơn khi đến anốt 4.106 m s thì hiệu điện thế giữa hai đầu ống phải giảm là A. 1465 V.B. 1092 V.C. 1535 V. D. 1635 V. Câu 2: Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của một ống Cu-lít-giơ là U0 18200V. Bỏ qua động năng của êlectron khi bứt ra khỏi catốt. Tính bước sĩng ngắn nhất của tia X do ống phát ra. Cho h 6,625.10 34 Js ; c 3.108 m / s; e 1,6.10 19 C. A. 68pm.B. 6,8pm.C. 34pm. D. 3,4pm. Câu 3: Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của một ống Cu-lít-giơ là 18,75 kV. Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), tốc độ sáng trong chân khơng và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10 19 C;3.108 m / s và 6,625.10 34 J.s . Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrơn. Bước sĩng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống phát ra là A. 0,4625.10 9 m. B. 0,5625.10 10 m. C. 0,6625.10 9 m. D. 0,6625.10 10 m. Câu 4: Ống Cu-lít-giơ hoạt động với hiệu điện thế cực đại 50 (kV). Bước sĩng nhỏ nhất của tia X mà ống cĩ thể tạo ra là: (lấy gần đúng). Cho h 6,625.10 34 Js ; c 3.108 m / s; e 1,6.10 19 C. A. 0,25 (Angstron).B. 0,75 (Angstron). C. 2 (Angstron).D. 0,5 (Angstron). Câu 5: Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của một ống Cu-lít-giơ là U0 25 kV . Coi vận tốc ban đầu của chùm êlectrơn (êlectron) phát ra từ catốt bằng khơng. Cho h 6,625.10 34 Js ; c 3.108 m / s; e 1,6.10 19 C. Tần số lớn nhất của tia Rơnghen do ống này cĩ thể phát ra là A. 6,038.1018 Hz.B. 60,380.1015 Hz. C. 6,038.1015 Hz.D. 60,380.1018 Hz. Câu 6: Một ống Cu-lít-giơ phát ra bức xạ cĩ bước sĩng ngắn nhất là 2,65.10 11 m. Bỏ qua động năng ban đầu của các êlectron khi thốt ra khỏi bề mặt catốt. Cho h 6,625.10 34 Js ; c 3.108 m / s; e 1,6.10 19 C. Điện áp cực đại giữa hai cực của ống là: A. 46875V.B. 4687,5V.C. 15625V. D. 1562,5V. Câu 7: Một ống Cu-lít-giơ phát ra bức xạ cĩ bước sĩng nhỏ nhất là 5 A. Cho điện tích electrơn là 1,6.10 19 C , hằng số Planck là 6,625.10 34 Js , vận tốc của ánh sáng trong chân khơng là 3.108 m s . Hiệu điện thế cực đại U0 giữa anốt và catốt là bao nhiêu? A. 2500 V.B. 2485 V.C. 1600 V. D. 3750 V. Câu 8: Một ống Cu-lít-giơ phát ra bức xạ cĩ bước sĩng ngắn nhất là 6,21.10 11 m. Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), tốc độ sáng trong chân khơng và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10 19 C , 3.108 m s và 6,625.10 34 J.s . Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrơn. Điện áp cực đại giữa anốt và catốt của ống là Trang 6
  7. A. 2 kV.B. 20 kV.C. 2,15 kV. D. 21,15 kV. ĐÁP ÁN 1-B 2-A 3-D 4-A 5-A 6-A 7-B 8-B HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Đáp án B. Khi bỏ qua động năng ban đầu của e, ta cĩ vậnt ốc của electron khi tới anot sẽ là: 2eUAK A . me 7 Nên khi A 5.10 m / s thì hiệu điện thế giữa anot và catot của ống Cu-lít-giơ là: UAK 7109,375V. 7 Cịn để vận tốc khi đến anot giảm xuống cịn A 4,6.10 m / s thì hiệu điện thế lúc này là: UAK 6017,375V. Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu ống phải giảm 7109,375 6017,375 1092V. Câu 2: Đáp án A. Bước sĩng ngắn nhất của tia X do ống Cu-lít-giơ phát ra là: hc 19,875.10 26  6,8.10 11 678pm. min eU 1,6.10 19.18200 Câu 3: Đáp án D. Bước sĩng nhỏ nhất của tia X do ống Cu-lít-giơ phát ra là: hc 19,875.10 26  10 m min 19 3 0,6625.10 . eUAK 1,6.10 .18,75.10 Câu 4: Đáp án A. Bước sĩng nhỏ nhất tia X cĩ thể tạo ra là: hc 19,875.10 26  min 19 3 eUAK 1,6.10 .50.10 2,484375.10 11 0,2484375A0 Câu 5: Đáp án A. Tần số lớn nhất tia Rơn ghen do ống này cĩ thể phát ra là: eU 1,6.10 19.25.103 f AK 6,038.1018 Hz. h 6,625.10 34 Câu 6: Đáp án A. Điện áp cực đại giữa hai cực của ống là: Trang 7
  8. hc 19,875.10 26 U V AK 19 11 46875 . emin 1,6.10 .2,65.10 Câu 7: Đáp án B. Hiệu điện thế cực đại U0 giữa anot và catot là: hc 19,875.10 26 U V 0 19 10 2484,375 . emin 1,6.10 .5.10 Câu 8: Đáp án B. Điện áp cực đại giữa anot và catot là: hc 19,875.10 26 U V kV AK 19 11 20003 20,003 . emin 1,6.10 .6,21.10 ĐỀ KIỂM TRA CHƯƠNG 6. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Câu 1: Giới hạn quang điện của một kim loại làm catốt của tế bào quang điện là 0 0,50m . Biết vận tốc ánh sáng trong chân khơng và hằng số Plăng lần lượt là 3.108 m s và 6,625.10 34 J.s . Chiếu vào catốt của tế bào quang điện này bức xạ cĩ bước sĩng  0,35m , thì động năng ban đầu cực đại của êlectrơn (êlectron) quang điện là A. 1,70.10 19 J.B. 70,00.10 19 J. C. 0,70.10 19 J. D. 17,00.10 19 J. Câu 2: Cơng thốt êlectrơn (êlectron) ra khỏi một kim loại là A 1,88eV . Biết hằng số Plăng h 6,625.10 34 J.s , vận tốc ánh sáng trong chân khơng c 3.108 m s và 1eV 1,6.10 19 J . Giới hạn quang điện của kim loại đĩ là A. 0,33 m. B. 0,22 m. C. 0,66.10 19 m. D. 0,66 m. Câu 3: Một ống Rơnghen phát ra bức xạ cĩ bước sĩng ngắn nhất là 6,21.10 11 m . Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), vận tốc ánh sáng trong chân khơng và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10 19 C ; 3.108 m s và 6,625.10 34 J.s . Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrơn. Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của ống là A. 2,00 kV.B. 2,15 kV.C. 20,00 kV. D. 21,15 kV. Câu 4: Cho 1eV 1,6.10 19 J ; h 6,625.10 34 J.s ; c 3.108 m s . Khi êlectrơn (êlectron) trong nguyên tử hiđrơ chuyển từ quỹ đạo dừng cĩ năng lượng Em 0,85eV sang quỹ đạo dừng cĩ năng lượng En 13,60eV thì nguyên tử phát bức xạ điện từ cĩ bước sĩng A. 0,4340 m. B. 0,4860 m. C. 0,0974 m. D. 0,6563 m. Câu 5: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 18,75 kV. Biết độ lớn điện tích êlectrơn (êlectron), vận tốc ánh sáng trong chân khơng và hằng số Plăng lần lượt là 1,6.10 19 C , 3.108 m s và Trang 8
  9. 6,625.10 34 J.s. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectrơn. Bước sĩng nhỏ nhất của tia Rơnghen do ống phát ra là A. 0,4625.10 9 m. B. 0,6625.10 10 m. C. 0,5625.10 10 m. D. 0,6625.10 9 m. Câu 6: Lần lượt chiếu vào catốt của một tế bào quang điện các bức xạ điện từ gồm bức xạ cĩ bước sĩng 1 0,26m và bức xạ cĩ bước sĩng 2 1,21 thì vận tốc ban đầu cực đại của các êlectrơn quang điện 3 bứt ra từ catốt lần lượt là  và  ; 12 1 . Giới hạn quang điện  của kim loại làm catốt này là 1 2 2 4 0 A. 1,45 m. B. 0,90 m. C. 0,42 m. D. 1,00 m. Câu 7: Biết hằng số Plăng h 6,625.10 34 J.s và độ lớn của điện tích nguyên tố là 1,6.10 19 C . Khi nguyên tử hiđrơ chuyển từ trạng thái dừng cĩ năng lượng 1,514eV sang trạng thái dừng cĩ năng lượng 3,487 eV thì nguyên tử phát ra bức xạ cĩ tần số A. 2,571.1013 Hz.B. 4,572.1014 Hz. C. 3,879.1014 Hz.D. 6,542.1012 Hz. Câu 8: Khi truyền trong chân khơng, ánh sáng đỏ cĩ bước sĩng 1 720 nm , ánh sáng tím cĩ bước sĩng 2 400 nm . Cho hai ánh sáng này truyền trong một mơi trường trong suốt thì chiết suất tuyệt đối của mơi trường đĩ đối với hai ánh sáng này lần lượt là n1 1,33 và n2 1,34. Khi truyền trong mơi trường trong suốt trên, tỉ số năng lượng của phơtơn cĩ bước sĩng 1 so với năng lượng của phơtơn cĩ bước sĩng 2 bằng A. 5 9. B. 9 5. C. 133 134. D. 134 133. Câu 9: Chiếu lên bề mặt catốt của một tế bào quang điện chùm sáng đơn sắc cĩ bước sĩng 0,485 m thì thấy cĩ hiện tượng quang điện xảy ra. Biết hằng số Plăng h 6,625.10 34 J.s , vận tốc ánh sáng trong chân khơng c 3.108 m s , khối lượng nghỉ của êlectrơn (êlectron) là 9,1.10 31 kg và vận tốc ban đầu cực đại của êlectrơn quang điện là 4.105 m s . Cơng thốt êlectrơn của kim loại làm catốt bằng A. 6,4.10 20 J.B. 6,4.10 21 J. C. 3,37.10 19 J.D. 6,4.10 19 J. Câu 10: Khi chiếu lần lượt hai bức xạ cĩ tần số là f1, f2 f1 f2 vào một quả cầu kim loại đặt cơ lập thì đều xảy ra hiện tượng quang điện với điện thế cực đại của quả cầu lần lượt là V1,V2 . Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ trên vào quả cầu này thì điện thế cực đại của nĩ là A. V1 V2 . B. V1 V2 . C. V2 . D. V1. Câu 11: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là U 25 kV. Coi vận tốc ban đầu của chùm êlectrơn (êlectron) phát ra từ catốt bằng khơng. Biết hằng số Plăng h 6,625.10 34 J.s , điện tích nguyên tố bằng 1,6.10 19 C . Tần số lớn nhất của tia Rơnghen do ống này cĩ thể phát ra là Trang 9
  10. A. 60,380.1018 Hz.B. 6,038.1015 Hz. C. 60,380.1015 Hz.D. 6,038.1018 Hz. Câu 12: Cơng suất bức xạ của Mặt Trời là 3,9.1026 W. Năng lượng Mặt Trời tỏa ra trong một ngày là A. 3,3696.1030 J.B. 3,3696.1029 J. C. 3,3696.1032 J.D. 3,3696.1031 J. Câu 13: Trong chân khơng, bức xạ đơn sắc vàng cĩ bước sĩng là 0,589 m . Lấy h 6,625.10 34 J.s ; c 3.108 m s và e 1,6.10 19 C . Năng lượng của phơtơn ứng với bức xạ này cĩ giá trị là A. 2,11 eV.B. 4,22 eV.C. 0,42 eV. D. 0,21 eV. Câu 14: Đối với nguyên tử hiđrơ, các mức năng lượng ứng với các quỹ đạo dừng K, M cĩ giá trị lần lượt là: 13,6 eV; 1,51 eV. Cho h 6,625.10 34 J.s ; c 3.108 m s và e 1,6.10 19 C . Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hiđrơ cĩ thể phát ra bức xạ cĩ bước sĩng A. 102,7 m. B. 102,7 mm. C. 102,7 nm. D. 102,7 pm. Câu 15: Một nguồn phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng 662,5 nm với cơng suất phát sáng là 1,5.10 4 W. Lấy h 6,625.10 34 J.s ; c 3.10 8 m s . Số phơtơn được nguồn phát ra trong 1 s là A. 5.1014. B. 6.1014. C. 4.1014. D. 3.1014. Câu 16: Một đám nguyên tử hiđrơ đang ở trạng thái kích thích mà êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng N. Khi êlectron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đĩ cĩ bao nhiêu vạch? A. 3.B. 1.C. 6. D. 4. Câu 17: Cơng thốt êlectron của một kim loại là 7,64.10 19 J. Chiếu lần lượt vào bề mặt tấm kim loại này 34 các bức xạ cĩ bước sĩng là 1 0,18m, 2 0,21m và 3 0,35m . Lấy h 6,625.10 J.s, c 3.108 m s . Bức xạ nào gây được hiện tượng quang điện đối với kim loại đĩ? A. Hai bức xạ ( 1 và 2 ) B. Khơng cĩ bức xạ nào trong ba bức xạ trên. C. Cả ba bức xạ ( 1, 2 và 3 ) D. Chỉ cĩ bức xạ 1 . Câu 18: Đối với nguyên tử hiđrơ, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo M về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phơtơn cĩ bước sĩng 0,1026 m . Lấy h 6,625.10 34 J.s, e 1,6.10 19 C và c 3.108 m s . Năng lượng của phơtơn này bằng A. 1,21 eV.B. 11,2 eV.C. 12,1 eV. D. 121 eV. Câu 19: Chiếu đồng thời hai bức xạ cĩ bước sĩng 0,452 m và 0,243 m vào catốt của một tế bào quang điện. Kim loại làm catốt cĩ giới hạn quang điện là 0,5 m . Lấy h 6,625.10 34 J.s, c 3.108 m s 31 và me 9,1.10 kg. Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng Trang 10
  11. A. 2,29.104 m s. B. 9,24.103 m s. C. 9,61.105 m s. D. 1,34.106 m s. Câu 20: Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrơ được tính theo cơng thức 13,6 eV n 1,2,3, . Khi êlectron trong nguyên tử hiđrơ chuyển từ quỹ đạo dừng n 3 sang quỹ n2 đạo dừng n 2 thì nguyên tử hiđrơ phát ra phơtơn ứng với bức xạ cĩ bước sĩng bằng A. 0,4350  m. B. 0,4861 m. C. 0,6576 m. D. 0,4102 m. Câu 21: Một chất cĩ khả năng phát ra ánh sáng phát quang với tần số f 6.1014 Hz. Khi dùng ánh sáng cĩ bước sĩng nào dưới đây để kích thích thì chất này khơng thể phát quang? A. 0,55 m. B. 0,45 m. C. 0,38 m. D. 0,40 m. Câu 22: Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kĩnh quỹ đạo K của êlectron trong nguyên tử hiđrơ là r0 . Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kĩnh quỹ đạo giảm bớt A. 12r0 . B. 4r0 . C. 9r0 . D. 16r0 . Câu 23: Một kim loại cĩ cơng thốt êlectron là 7,2.10 19 J. Chiếu lần lượt vào kim loại này là các bức xạ cĩ bước sĩng 1 0,18m, 2 0,21m, 3 0,32m và 4 0,35m. Những bức xạ cĩ thể gây hiện tượng quang điện ở kim loại này cĩ bước sĩng là A. 1,2 và 3. B. 1 và 2 . C. 2 ,3 và 4 . D. 3 và 4 . Câu 24: Một nguồn sáng chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc cĩ tần số 5.1014 Hz. Cơng suất bức xạ điện từ của nguồn là 10 W. Số phơtơn mà nguồn phát ra trong một giây xấp xỉ bằng A. 3,02.1019. B. 0,33.1019. C. 3,02.1020. D. 3,24.1019. Câu 25: Nguyên tử hiđrơ chuyển từ trạng thái dừng cĩ năng lượng En 1,5 eV sang trạng thái dừng cĩ năng lượng Em 3,4 eV . Bước sĩng của bức xạ mà nguyên tử hiđrơ phát ra xấp xỉ bằng A. 0,654.10 7 m. B. 0,654.10 6 m. C. 0,654.10 5 m. D. 0,654.10 4 m. Câu 26: Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng cĩ bước sĩng 0,26 m thì phát ra ánh sáng cĩ bước sĩng 0,52 m . Giả sử cơng suất của chùm sáng phát quang bằng 20 % cơng suất của chùm sáng kích thích. Hãy tính tỷ lệ số photon mà nguồn kích thích và số photon mà nguồn phát ra trong một giây. 1 4 2 1 A. . B. . C. . D. . 10 5 5 5 Trang 11
  12. 11 Câu 27: Trong nguyên tử hiđrơ, bán kính Bo là r0 5,3.10 m . Ở một trạng thái kích thích của nguyên tử hiđrơ, êlectron chuyển động trên quỹ đạo dừng cĩ bán kính là r 2,12.10 10 m . Quỹ đạo đĩ cĩ tên gọi là quỹ đạo dừng A. L.B. N.C. O. D. M. Câu 28: Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrơ được xác định bởi cơng 13,6 thức En eV (với n 1,2,3, ). Khi êlectron trong nguyên tử hiđrơ chuyển từ quỹ đạo dừng n2 n 3 về quỹ đạo dừng n 1 thì nguyên tử phát ra phơtơn cĩ bước sĩng 1 . Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng n 5 về quỹ đạo dừng n 2 thì nguyên tử phát ra phơtơn cĩ bước sĩng 2 . Mối liên hệ giữa bước sĩng 1 và 2 là A. 2 51. B. 272 1281. C. 2 41. D. 1892 8001. Câu 29: Khi chiếu một bức xạ điện từ cĩ bước sĩng 1 0,30m vào catốt của một tế bào quang điện thì xảy ra hiện tượng quang điện và hiệu điện thế hãm lúc đĩ là 2 V. Nếu đặt vào giữa anốt và catốt của tế bào quang điện trên một hiệu điện thế UAK 2V và chiếu vào catốt một bức xạ điện từ khác cĩ bước sĩng 2 0,15m thì động năng cực đại của êlectron quang điện ngay trước khi tới anốt bằng A. 1,325.10 18 J. B. 6,625.10 19 J. C. 9,825.10 19 J. D. 3,425.10 19 J. Câu 30: Các nguyên tử hidro đang ở trạng thái dừng ứng với electron chuyển động trên quỹ đạo cĩ bán kính gấp 9 lần so với bán kính Bo. Khi chuyển về các trạng thái dừng cĩ năng lượng thấp hơn thì các nguyên tử sẽ phát ra các bức xạ cĩ tần số khác nhau. Cĩ thể cĩ nhiều nhất bao nhiêu tần số? A. 2.B. 4.C. 1. D. 3. Câu 31: Giữa anốt và catốt của một ống phát tia X cĩ hiệu điện thế khơng đổi 25 kV. Bỏ qua động năng của electron khi bứt ra từ catốt. Bước sĩng ngắn nhất của tia X mà ống cĩ thể phát ra bằng A. 31,57 pm.B. 39,73 pm. C. 49,69 pm.D. 35,15 pm.  Câu 32: Một kim loại cĩ giới hạn quang điện là  . Chiếu bức xạ cĩ bước sĩng bằng 0 vào kim loại 0 3 này. Cho rằng năng lượng mà eelectron quang điện hấp thụ từ photon của bức xạ trên, một phần dùng để giải phĩng nĩ, phần cịn lại biến hồn tồn thành động năng của nĩ. Giá trị động năng này là 3hc hc hc 2hc A. B. C. D. 0 20 30 0 Câu 33: Nguyên tử hiđrơ chuyển từ một trạng thái kích thích về trạng thái dừng cĩ năng lượng thấp hơn phát ra bức xạ cĩ bước sĩng 486 nm. Độ giảm năng lượng của nguyên tử hiđrơ khi phát ra bức xạ này là A. 4,09.10 15 J. B. 4,86.10 9 J. C. 4,09.10 19 J. D. 3,08.10 20 J. Trang 12
  13. Câu 34: Laze A phát ra chùm bức xạ cĩ bước sĩng 0,45m với cơng suất 0,8W. Laze B phát ra chùm tia bức xạ cĩ bước sĩng 0,60m với cơng suất 0,6 W. Tỉ số giữa số phơtơn của laze B và số phơtơn của laze A phát ra trong mỗi giây là 20 3 A. 1.B. . C. 2. D. . 9 4 Câu 35: Theo mẫu nguyên tử Bo, trong nguyên tử hiđrơ, chuyển động của êlectron quanh hạt nhân là chuyển động trịn đều. Tỉ số giữa tốc độ của êlectron trên quỹ đạo K và tốc độ của êlectron trên quỹ đạo M bằng A. 9.B. 2.C. 3. D. 4. Câu 36: Biết cơng thốt êlectron của các kim loại: canxi, kali, bạc và đồng lần lượt là: 2,89 eV; 2,26eV; 4,78 eV và 4,14 eV. Chiếu ánh sáng cĩ bước sĩng 0,33 m vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện khơng xảy ra với các kim loại nào sau đây? A. Kali và đồng.B. Canxi và bạc. C. Bạc và đồng.D. Kali và canxi. Câu 37: Theo mẫu nguyên tử Bo, trong nguyên tử hidrơ, khi êlectron chuyển từ quỹ đạo P về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phơton ứng với bức xạ cĩ tần số f1 . Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo P về quỹ đạo L thì nguyên tử phát ra phơtơn ứng với bức xạ cĩ tần số f2 . Nếu êlectron chuyển từ quỹ đạo L về quỹ đạo K thì nguyên tử phát ra phơtơn ứng với bức xạ cĩ tần số A. f3 f1 f2 . B. f3 f1 f2 . f1 f2 C. f3 f1 f2 . D. f3 . f1 f2 Câu 38: Chiếu đồng thời hai bức xạ cĩ bước sĩng 0,542m và 0,243m vào catốt của một tế bào quang điện. Kim loại làm catốt cĩ giới hạn quang điện là 0,500 m . Biết khối lượng của êlectron là 31 me 9,1.10 kg . Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng A. 9,61.105 m s. B. 9,24.105 m s. C. 2,29.106 m s. D. 1,34.106 m s. Câu 39: Gọi  đ , L ,T lần lượt là năng lượng của phơtơn ánh sáng đỏ, phơtơn ánh sáng lam và phơtơn ánh sáng tím. Ta cĩ A.  đ  L T . B. T  L  đ . C. T  đ  L . D.  L T  đ . Câu 40: Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,30 m . Cơng thốt của êlectron khỏi kim loại này là A. 6,625.10 20 J. B. 6,625.10 17 J. C. 6,625.10 19 J. D. 6,625.10 18 J. ĐÁP ÁN 1-A 2-D 3-C 4-C 5-B 6-C 7-B 8-A 9-C 10-C 11-D 12-D 13-A 14-C 15-A 16-C 17-A 18-C 19-C 20-C Trang 13
  14. 21-A 22-A 23-B 24-A 25-B 26-C 27-A 28-D 29-B 30-D 31-C 32-D 33-C 34-A 35-C 36-C 37-A 38-A 39-B 40-C HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Đáp án A. Động năng ban đầu cực đại của electron quang điện là: hc hc Wđ max  0 1 1 26 19 J 19,875.10 1,7.10 . 0,35.10 6 0,5.10 6 Câu 2: Đáp án D. Giới hạn quang điện của kim loại đĩ là: hc 19,875.10 26  6,607.10 7 m 0,66m. 0 A 1,88.1,6.10 19 Câu 3: Đáp án C. Hiệu điện thế giữa anot và catot của ống là: hc 19,875.10 26 U AK 19 11 emin 1,6.10 .6,21.10 20000,3V 20,0003kV. Câu 4: Đáp án C. Nguyên tử phát ra bức xạ cĩ bước sĩng là: 26 hc 19,875.10 19 Em En 0,85 13,6 .1,6.10    9,74.10 8 m 0,074m. Câu 5: Đáp án B. Bước sĩng nhỏ nhất của tia Rơn-ghen do ống phát ra là: hc 19,875.10 26  10 m min 19 3 0,626.10 . eUAK 1,6.10 .18,75.10 Câu 6: Đáp án C. 3 Theo đề: 12 1  16 2 4 1 2 Ta cĩ hệ phương trình: Trang 14
  15. 2 2 hc m 1 256hc m A 256A 256 1  2  2 1 1 2 hc m 2 hc m 161 1 A A 256 2 2 2 2 hc 256 1 255A 255 0 0,2598m. 0 1 2 Câu 7: Đáp án B. Tần số mà nguyên tử phát ra là: hf 1,514 3,407 .1,6.10 19 f 4,571.1014 Hz. Câu 8: Đáp án A. hc Ta cĩ: A W .  đ max Khi truyền trong mơi trường trong suốt trên, tỉ số năng lượng photon cĩ bước sĩng 1 so với năng lượng W1 2 5 của photon cĩ bước sĩng 2 : . W2 1 9 Câu 9: Đáp án C. Cơng thốt của electron kim loại làm catot bằng: 2 31 5 hc m 2 19,875.10 26 9,1.10 4.10 A  2 0,485.10 6 2 3,699.10 19 Câu 10: Đáp án C. Vì f1 f2 nên hiệu điện thế cực đại của V2 V1 . Vậy khi chiếu đồng thời hai bức xạ trên vào quả cầu này thì điện thế cực đại của nĩ là V2 . Câu 11: Đáp án D. Tần số lớn nhất của tia Rơn-ghen do ống này cĩ thể phát ra là: eU 1,6.10 19.25.103 f AK 6,038.1018 Hz. max h 6,625.10 34 Câu 12: Đáp án D. Năng lượng Mặt Trời tỏa ra trong một ngày là: W P.t 3,9.1026.8640 3,696.1031 J. Câu 13: Đáp án A. hc Năng lượng của photon ứng với bức xạ này cĩ giá trị là: W 2,1eV. e Trang 15
  16. Câu 14: Đáp án C. Khi electron chuyển quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hidro cĩ thể phát ra bức xạ cĩ hc bước sĩng: 1,51 13,6 .1,6.10 19   1,0275.10 7 m. Câu 15: Đáp án A. Số photon được nguồn phát ra trong một giây là: P P P 1,5.10 4.662,5.10 9 N 5.1014  hc /  hc 19,875.10 26 Câu 16: Đáp án C. Một đám nguyên tử hidro đang ở trạng thái kích thích mà electron chuyển động trên quỹ đạo dừng N. Khi electron chuyển về các quỹ đạo dừng bên trong thì quang phổ vạch phát xạ của đám nguyên tử đĩ cĩ tất n n 1 4 4 1 cả số vạch là: 6. 2 2 Câu 17: Đáp án A. 19 Cơng thốt của một kim loại là 7,64.10 J thì bước sĩng giới hạn của kim loại đĩ là: 0 0,26014m. Vậy để thỏa mãn điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện cĩ bước sĩng 1;2 là thỏa mãn. Câu 18: Đáp án C. hc Năng lượng của photon này là: W 12,1eV. e Câu 19: Đáp án C. hc hc m 2 Vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện bằng:  0 2 19,875.10 26 19,875.10 26 9,1.10 31. 2 0,243.10 6 0,5.10 6 2  9,6.105 m / s Câu 20: Đáp án C. Nguyên tử hidro phát ra bức xạ cĩ bước sĩng bằng: hc 13,6 13,6 19 1,6.10  32 22  6,576.10 7 m 0,6576m. Câu 21: Đáp án A. Trang 16
  17. Một chất cĩ khả năng phát ra ánh sáng phát quang cĩ tần số f 6.1014 thì bước sĩng giới hạn quang điện 7 là: 0 5.10 m 0,5m . Vậy nên khi dùng ánh sáng cĩ bước sĩng kích thích là 0,55m thì sẽ khơng xảy ra hiện tượng quang điện. Câu 22: Đáp án A. 2 2 Khi electron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt 4 2 12 lần r0 . Câu 23: Đáp án B. 19 Kim loại cĩ cơng thốt electron là: 7,2.10 J . Nên giới hạn quang điện của kim loại là: 0 0,276m Vậy từ các bước sĩng mà đề đã đưa ra thì chỉ cĩ 1 và 2 là xảy ra hiện tượng quang điện. Câu 24: Đáp án A. Số photon mà nguồn phát ra trong một giấy xấp xỉ bằng: P P 10 N 3,02.1019  hf 6,625.10 34.5.1014 Câu 25: Đáp án B. hc 6 Bước sĩng của bức xạ mà nguyên tử phát ra xấp xỉ bằng: En Em e  0,654.10 m.  Câu 26: Đáp án C. N P /  P  1 0,26 5 Ta cĩ tỷ lệ: kt kt kt kt . kt . N pr ppr /  pr Ppr pr 0,2 0,52 2 Câu 27: Đáp án A. r 2,12.10 10 Ta cĩ: n2 n đây ứng với quỹ đạo là L. 11 4 2 r0 5,3.10 Câu 28: Đáp án D. 1 1  2 2 189 Ta cĩ: 1 5 2 189 800  1 1 800 2 1 2 32 1 Câu 29: Đáp án B. Ban đầu ta được: hc hc 19,875.10 26 19,875.10 26 eU 19 6 1,6.10 .2  0 0,3.10 0 7 0 5,8.10 m . Bây giờ đặt vào giữa anot và cato của một tế bào quang điện một hiệu điện thế UAK 2V và chiếu vào catot một bức xạ điện từ khác điện từ khác cĩ bước sĩng 2 thì động năng cực đại của electron là: Trang 17
  18. hc hc 19 eUKA Wđ Wđ 6,625.10 J.  0 Câu 30: Đáp án D. Trạng thái dừng ứng với electron chuyển động trên quỹ đạo cĩ bán kính gấp 9 lần so với bán kính B0 nên nguyên tử đang ở quỹ đạo M. Vậy số tần số khác nhau cĩ thể phát ra là: n n 1 3 3 1 3. 2 2 Câu 31: Đáp án C. Bước sĩng ngắn nhất của tia X mà ống cĩ thể phát ra bằng: hc 19,875.10 26  min eU 1,6.10 19.25.103 4,96875.10 11 m 49,69pm. Câu 32: Đáp án D. Giá trị động năng này là: hc hc hc hc 2hc W .  0 0 / 3 0 0 Câu 33: Đáp án C. Độ giảm năng lượng của nguyên tử hidro khi phát ra bức xạ này là: hc 19,875.10 26 W 4,09.10 19 J.  486.10 9 Câu 34: Đáp án A. Tỉ số giữa số photon của laze B và số photon của laze A phát ra trong mỗi giây là: N P  0,6 0,6 B B . B . 1 N A PA A 0,8 0,45 Câu 35: Đáp án C. Tỷ số giữa tốc độ của electron trên quỹ đạo K và tốc dộ của electron trên quỹ đạo M là:  r K M n 3 M rK Câu 36: Đáp án C. Hiện tượng quang điện sẽ xảy ra với các kim loại bạc và đồng. Câu 37: Đáp án A. hf1 Ep EK Ta cĩ: hf E E 2 p L Trang 18
  19. hf3 EL EK hf1 hf2 f3 f1 f2 . Câu 38: Đáp án A. Vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện bằng: hc hc m 2  0 2 19,875.10 26 19,875.10 26 9,1.10 31 2 0,243.10 6 0,5.10 6 2  9,61.105 m / s. Câu 39: Đáp án B. Ta cĩ: T L D T  L  D . Câu 40: Đáp án C. Cơng thốt của electron khỏi kim loại này là: hc 19,875.10 26 6,625.10 19 J.  0,3.10 6 Trang 19