Задание №20 ЕГЭ по физике

На металлическую пластинку падает монохроматическая электромагнитная волна, выбивающая электроны из пластинки. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, составляет 3 эВ, а работа выхода из металла в 2 раза больше этой энергии. Чему равна энергия фотонов в падающей волне?

Ответ:

а) 9 эВ

б) 2 эВ

в) 3 эВ

г) 6 эВ

Алгоритм решения

Решение

Запишем исходные данные:

Закона сохранения энергии для фотоэффекта:

$h\nu =A+\frac{m{v}^2}{2}$

Или:

$E=A+E_{max}=2E_{max}+E_{max}=3E_{max}=3·3=9\left(эВ\right)$

На рисунке представлен фрагмент диаграммы энергетических уровней атома. Какой из отмеченных стрелками переходов между энергетическими уровнями сопровождается излучением фотона с максимальной энергией?

Ответ:

а) с уровня 1 на уровень 5

б) с уровня 5 на уровень 2

в) с уровня 5 на уровень 1

г) с уровня 2 на уровень 1

Алгоритм решения

1. Сформулировать второй постулат Бора.
2. Определить, при переходе с какого на какой уровень выделяется фотон с максимальной энергией.

Решение

Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E_k в стационарное состояние с меньшей энергией E_n. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.

Причем чем на более высоком уровне находится электрон, тем с более высокой энергией фотон он испускает при переходе на 1 уровень. Поэтому на рисунке нам подходит переход с уровня 5 на уровень 1.

Дан график зависимости числа нераспавшихся ядер висмута ²⁰³₈₃Bi от времени. Каков период полураспада этого изотопа?

Ответ:

а) 500 мин

б) 750 мин

в) 1000 мин

г) 1200 мин

Алгоритм решения

1. Взять на рисунке любые 2 точки графика так, чтобы количества ядер вещества различалось в них вдвое.
2. Определить для этих точек соответствующее время.
3. Определить период полураспада.

Решение

Возьмем на графике точки, соответствующие 10∙10²⁰ и 20∙10²⁰ ядер вещества. Поскольку их количество изменилось вдвое, то разница во времени между этими точками и будет периодом полураспада. Время, соответствующее 20∙10²⁰, равно около 500 минут. Для 10∙10²⁰ оно составляет около 1250 минут. Следовательно, период полураспада составляет 1250 – 500 = 750 минут.

Из какого ядра в результате двух последовательных α-распадов образуется ядро ₈₄²¹⁶ Po?

Ответ:

Алгоритм решения

1. Установить, какие величины меняются при альфа-распаде вещества.
2. Установить характер их изменений.
3. Выяснить, какое вещество может дать данный изотоп полония при двойном альфа-распаде.

Решение

Когда вещество претерпевает альфа-распад, образуется новое ядро и выделяется альфа-частица — ядро гелия. Эта частица имеет зарядовое число 2. Поэтому новое ядро будет иметь заряд, меньший на 2 единицы. Если же произойдет 2 распада подряд, то во втором случае зарядовое число будет меньше на 4 единицы. Полоний в нашем случае — продукт двойного распада. Его зарядовое число — 84. Следовательно, у начального элемента заряд был равен на 4 единицы больше: Z = 84 + 4 = 88. Нам подходит радий, имеющий такое зарядовое число.