Комбинированные задачи
Для решения задания № 32 могут потребоваться знания из разных разделов физики. Как правило, в рамках одной задачи перекликаются материалы из 2-4-х разделов. В разделе теории приведены сведения, которые могут потребоваться при решении, но не были рассмотрены в теоретических разделах других задач по соответствующим тематикам.
Теория к заданию №32 ЕГЭ по физике
Ток насыщения
Током насыщения при фотоэффекте называется максимально возможное значение фототока, которое достигается в момент, когда все электроны вылетели из катода и достигли анода. Достижение фототоком величины тока насыщения означает, что ресурс заряда, обеспечивающего возрастание тока, исчерпан.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Уравнение имеет вид:
,
где А – работа, совершенная электроном, Ek – его кинетическая энергия.
Это уравнение, по сути, описывает условие, при котором электрон может покинуть фотокатод (это возможно при 
и, следовательно, условие возникновения фототока.
Электронвольт
Электронвольт (обозн.: эВ) является единицей измерения энергии связей в атомах.
1эВ представляет собой работу А, совершаемую эл.полем при перемещении в нем (между 2-мя точками) электрона или иной частицы с элементарным зарядом. При этом напряжение между этими точками U должно быть равным 1 В. Таким образом, 
и 
. Это выражение является формулой перевода электронвольт в общепринятую единицу измерения работы – в Джоули.
Разбор типовых вариантов №32 по физике
Демонстрационный вариант 2018
В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой 
падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведен на рисунке. Какова мощность падающего света Р, если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?
Алгоритм решения:
- Записываем формулу для нахождения мощности Р. Выразим ее через энергию одного фотона (1).
- Записываем формулу для определения энергии фотона (2).
- Определяем количество фотонов (3).
- Подставляем (2) и (3) в (1) и находим мощность.
- Записываем ответ.
Решение:
- Мощность света равна:
. Где Е – энергия света, t – время, в течение которого свет продолжает падать на катод. Представив энергию как 
где ЕФ – энергия 1 фотона, NФ – количество фотонов, получим: 
. - Энергию одного фотона можно найти по формуле:
. - Количество фотонов, согласно условию, пропорционально количеству выбитых электронов, а именно:
, где Ne – число выбитых электронов. Количество электронов можно определить из графика. Из графика видно, что ток насыщения 
. Достижение током этого значения означает, что все электроны выбиты. Iнас можно представить как 
. Поскольку 
, то 
. Отсюда получим: 
. Соответственно, количество фотонов составит: 
. - (2, 3) → (1) :
. Вычислим Р: 
.
Ответ: 0,1 Вт.
Первый вариант (Демидова, № 3)
На плоскую серебряную пластинку (Авых = 4,7 эВ) падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,2 мкм. На какое максимальное расстояние от поверхности пластинки может удалиться фотоэлектрон, если задерживающее однородное электрическое поле, перпендикулярное пластинке, имеет напряжённость 1 В/см?
Алгоритм решения:
- Переводим в СИ несоответствующие ей данные из условия. Дополнительно записываем константы: скорость света, заряд электрона, постоянную Планка.
- Записываем ур-ние Эйнштейна. Выражаем в нем частоту волны через ее длину (1).
- Используя з-н сохранения энергии находим формулу для определения кинет.энергии (2).
- Подставляем (2) в (1), выражаем искомую величину. Вычисляем искомое расстояние.
- Записываем ответ.
Решение:
- Переводим данные в СИ:
; 
; 
. Скорость света: 
. Заряд электрона: 
Постоянная Планка: 
. - Согласно ур-нию Эйнштейна:
. Поскольку 
, то получим: 
. - Потенциальная энергия фотоэлектрона может быть найдена по формуле:
, где d – искомое расстояние. Поскольку при достижении максим.расстояния кинетическая энергия фотоэлектрона полностью превращается в потенциальную, то применяя з-н сохранения энергии, имеем для Еk: 
. - (2) → (1) :
. Отсюда: 
. Найдем d: 
.
Ответ: 1,5 см.
Второй вариант (Демидова, № 25)
На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит жесткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной a (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции 
которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке течет ток в направлении, указанном стрелками (см. рисунок). При какой минимальной силе тока рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD?
Алгоритм решения:
- Анализируем условие, определяем силы, действующие на рамку. Находим их направление, считая, что мы смотрим на рамку сверху.
- Записываем условие поворота рамки.
- Записываем уравнения для моментов сил и для силы Ампера. Объединяем их в единое равенство. Выражаем из него искомую силу тока.
- Записываем ответ.
Решение:
Рамка начнет двигаться потому, что на нее действует сила Ампера. Применив правило правой руки, определим ее направление на участках АЕ и CD. На рамку, кроме этого, действует сила тяжести. Точка, в которой можно сконцентрировать воздействие силы тяжести, – геометрический центр тяжести (центр квадрата).
(вид на рамку сверху)
(вид на рамку сбоку, с торца)
Сила Ампера для участков АС и ED равна нулю, что следует из формулы 
(где 
– угол между стороной рамки и направлением тока), поскольку в этих случаях 
соответственно равен 00 и 1800, а 
в обоих случаях равен нулю.
Рамка начинает поворачиваться, когда момент силы Ампера на участке АЕ, превысит момент силы тяжести: 
. Минимальной силе Ампера, необходимой для начала поворота, т.е. минимальному току, соответствует равенство этих моментов. Таким образом, предельно допустимый случай: 
. Моменты реакции опоры и силы Ампера для стороны CD равны нулю, т.к. приложены к оси поворота.
Момент 
равен: 
. Момент силы тяжести: 
( 
взято потому, что точка приложения момента силы находится в центре рамки, т.е. на расстоянии половины стороны). Силу Ампера найдем по формуле: 
. Т.к. для учаска АЕ угол между вектором силы и нею составляет 900, то 
и 
. Отсюда имеем: 
. Получаем: 
.
Ответ: 
.
