Bài tập Vật lý Lớp 12: Lượng tử ánh sáng - Nguyễn Văn Dân

Nội dung text: Bài tập Vật lý Lớp 12: Lượng tử ánh sáng - Nguyễn Văn Dân

1. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG –34 8 –19 -31 –19 Cho h = 6,625.10 Js; c = 3.10 m/s; |e| = 1,6.10 C; me = 9,1.10 kg 1eV = 1,6.10 J Câu 1. Công thoát electron của một kim loại là 2,4 eV. Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ có tần 15 15 số f1 = 10 Hz và f2 = 1,5.10 Hz vào tấm kim loại đó đặt cô lập thì điện thế lớn nhất của tấm kim đó là: A. 1,74 V. B. 3,81 V. C. 5,55 V. D. 2,78 V. 13,6 Câu 2: Mức năng lượng của nguyên tử hiđro được xác định theo biểu thức:E eV (n = 1, 2, n n2 3, ). Khi kích thích nguyên tử hiđro ở trạng thái cơ bản bằng cách cho hấp thụ một photon có năng lượng thích hợp thì bán kính quỹ đạo dừng của electron tăng lên 9 lần. Bước sóng lớn nhất của bức xạ mà nguyên tử có thể phát ra là: A. 0,72 m; B. 0,56 m; C. 0,62 m; D. 0,66 m; Câu 3: Biết giới hạn quang điện ngoài của Bạc, Kẽm và Natri tương ứng là 0,26 μm; 0,35 μm và 0,50 μm. Để xảy ra hiện tượng quang điện ngoài đối với hợp kim làm từ ba chất trên thì ánh sáng kích thích phải có bước sóng A. 0,35 μm. B. 0,37 μm. C. 0,26 μm. D. 0,50 μm. Câu 4: Các nguyên tử hyđro được kích thích để electron của nguyên tử chuyển sang quỹ đạo O. Số bức xạ mà các nguyên tử hydro này có thể phát ra là: A.7 B. 8 C. 9 D. 10 Câu 5: Chiếu bức xạ có bước sóng λ vào bề mặt một kim loại có công thoát A = 2 eV. Hứng chùm êlectron quang điện bật ra cho bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 10 -4 T, theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ. Biết bán kính cực đại của quỹ đạo các êlectron quang điện bằng 23,32 mm. Bước sóng λ của bức xạ được chiếu là A. 0,75 m. B. 0,6 m. C.0,5 m. D. 0,46 m. Câu 6: Để kích thích phát quang một chất, người ta chiếu vào nó ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,3 m và thấy chất đó phát ra ánh sáng có bước sóng λ’= 0,5 m. Đo đạc cho thấy công suất phát quang bằng 1% công suất kích thích. Khi đó số phôtôn kích thích tương ứng với mỗi phôtôn phát quang là A. 60. B. 120. C. 90. D. 45. 13,6 Câu 7: Năng lượng của nguyên tử Hydro cho bởi biểu thức E (eV ) (n = 1,2,3, ). Chiếu n n2 vào đám khí hydro ở trạng thái cơ bản bức xạ điện từ có tần số f, sau đó đám khí phát ra 6 bức xạ có bước sóng khác nhau. Tần số f là A. 1,92.10-34 Hz. B. 1,92.1028 MHz. C. 3,08.10-15 Hz. D. 3,08.109 MHz. Câu 8: Nguồn sáng X có công suất P 1 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 400 nm. Nguồn sáng Y có công suất P 2 phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 2 = 600 nm. Trong cùng một khoảng thời gian, tỉ số giữa số phôtôn mà nguồn sáng X phát ra so với số phôtôn mà nguồn sáng Y phát ra là 5/4. Tỉ số P1/P2 bằng A. 8/15. B. 6/5. C. 5/6. D. 15/8. Câu 9: Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện có vận tốc 7,31.105 m/s và hướng nó vào một từ trường đều có cảm ứng từ 9,1.10 -5 T theo hướng vuông góc với các đường sức từ. Bán kính quỹ đạo các electron đi trong từ trường bằng A. 4,6 cm. B. 6 cm. C. 4,3 cm. D. 5,7 cm. 2 Câu 10: Mức năng lượng của các trạng thái dừng trong nguyên tử hiđrô E n = -13,6/n (eV); với n = 1, 2, 3 Một electron có động năng bằng 12,6 eV đến va chạm với nguyên tử hiđrô đứng yên, ở trạng thái cơ bản. Sau va chạm nguyên tử hiđrô vẫn đứng yên nhưng chuyển động lên mức kích thích đầu tiên. Động năng của electron sau va chạm là
2. A. 2,4 eV. B. 1,2 eV. C. 10,2 eV. D. 3,2 eV. Câu 11. Khối lượng của hạt electrôn chuyển động lớn gấp hai lần khối lượng của nó khi đứng yên. Tìm động năng của hạt. A. 8,2.10-14 J B. 8,7.10-16 JC. 8,2.10 -16 J D. 8,7.10-14 J Câu 12: Cho giới hạn quang điện của catot là 0 = 660 nm và đặt vào giữa Anot và Catot một UAK = 1,5 V. Động năng cực đại của các quang electron khi đập vào anot nếu dùng bức xạ  = 282,5 nm chiếu vào catot: A. 7,47.10-19J. B. 3,05.10-19J. C. 6,42.10-19J. D. 5,41.10-19J. Câu 13: Một ống Rơn-ghen có U AK = 10 KV với dòng điện trong ống là I = 1 mA. Coi rằng chỉ có 1% số e đập vào đối catốt tạo ra tia X. Tính công suất chùm tia X có bước sóng nhỏ nhất A. 0,1W B. 9,9W C. 0,9W D. 1W 2 Câu 14: Mức năng lượng của nguyên tử Hyđrô có biểu thức E n = – 13,6/n (eV). Khi kích thích nguyên tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n bằng năng lượng 2,55 eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng 4 lần. Bước sóng nhỏ nhất mà nguyên tử hidro có thể phát ra là: A.1,46.10–6m B.9,74.10–8m C.4,87.10–7m D.1,22.10–7m Câu 15: Với nguyên tử hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng L là 2,12.10 -10 m. Bán kính quỹ đạo dừng N là: A. 8,48.10-10m. B. 4,24.10-10m. C. 2,12.10-10m. D. 1,06.10-10m. E Câu 16: Các mức năng lượng của nguyên tử hiđrô được xác định bằng công thức E 0 với n n2 Eo = – 13,6 eV và n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 Để có thể bức xạ tối thiểu 6 phôtôn thì nguyên tử hiđrô phải hấp thụ phôtôn có năng lượng A. ε = 12,75 eV B. ε = 10,2 eV C. ε = 12,09 eV D. ε = 10,06 eV Câu 17: Chiếu lần lượt hai bức xạ điện từ có bước sóng  1 và 2 với  2 = 1/2 vào một tấm kim loại thì tỉ số động năng ban đầu cực đại của quang electron bứt ra khỏi kim loại là 9. Giới  hạn quang điện của kim loại là 0. Tỉ số 0 bằng: 1 A. 8/7 B. 2 C. 16/9 D. 16/7 Câu 18: Chiếu một bức xạ λ = 0,2 μm vảo một tấm kim loại có công thoát electron A = 4,1375 eV, electron bứt ra bay vào vuông góc với từ trường đều B = 5.10-5(T). Tìm bán kính quỹ đạo của electron? Bỏ qua điện thế hãm A.R = 8.56 (cm) B. R = 9,714 (cm) C. R = 7,98 (cm) D. R = 6.741 (cm) Câu 19: Chiếu một bức xạ λ = 0,434 μm vảo một tấm kim loại có công thoát electron A = 3.10-19 (J), electron bứt ra lúc đầu bay vào vuông góc với điện trường đều có E = 100 (V/m). Tìm độ lệch dọc theo phương điện trường của electron sau khi nó dịch chuyển theo phương ngang một đoạn 5 cm. A.6,375 (cm) B.5,13 (cm) C.1,48 (cm) D.4,165 (cm) Câu 20: Kích thích cho các nguyên tử hidro chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích sao cho bán kính quỹ đạo dừng tăng 25 lần. Trong quang phổ phát xạ của nguyên tử hidro sau đó, tỉ số giữa bước sóng dài nhất và bước sóng ngắn nhất là: A. 128/3 . B. 128/9 . C.128/16 D. 64/3. -19 Câu 21: Chieáu böùc xaï  vaøo moät taám kim loaïi coù coâng thoaùt e A0 = 6,62.10 (J). Electron böùt ra bay vaøo vuøng coù töø tröôøng ñeàu vôùi phöông vuoâng goùc töø tröôøng ñeàu, B = 5,10-5(T). Tìm baùøn kính quyõ ñaïo cuûa caùc electron coù v0max laø: A. 0,97 cm B. 6,5 cm C.7,5 cm D. 9,7 cm Câu 22: Cường độ dòng điện qua ống Ronghen là 0,8 mA, U AK = 1,2 (kV). Đối âm cực có khối lượng m = 4,4 g nhiệt dung riêng c = 0,12 kJ/kg.độ. Nếu toàn bộ động năng của electron đều biến thành nhiệt năng của catod thì sau 4 phút 24 (s), nhiệt độ của catod tăng them
3. A.5000C B. 3000C C. 6000C D. 4800C Caâu 23: Moät oáng Rônghen phaùt ra tia X coù böôùc soùng ngaén nhaát laø 1,875. 10-10 m. ñeå taêng ñoä cöùng cuûa tia X nghóa laø ñeå giaûm böôùc soùng cuûa noù, ta cho ñieän áp giöõa hai cöïc cuûa oáng taêng theâm ΔU = 3300V. Tính λmin cuûa tia X do oáng phaùt ra khi ñoù. A.1,25.10-10m B.1,625.10-10m C.2,25.10-10m D.6,25.10-10m Câu 24. Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng =0,075 μm lên mặt kim loại dùng catốt của một tế bào quang điện có công thoát là 8,3.10-19J. Các electron quang điện được tách ra bằng màn chắn để lấy một chùm hẹp hướng vào một từ trường đều có cảm ứng từ B =10–4 T, sao cho B vuông góc với phương ban đầu của vận tốc electron. Bán kính cực đại của quỹ đạo của electron là A. 11,375cmB. 22,75cm C. 11,375mm D. 22,75mm Câu 25. Khi tăng điện áp cực đại của ống cu lít giơ từ U lên 2U thì bước sóng giới hạn của tia X phát ra thay đổi 1,9 lần. Vận tốc ban đầu cực đại của các electron thoát ra từ ống bằng A. 4eU ; B. eU C. 2eU D. 2eU 9me 9me 9me 3me Câu 26. Electron trong nguyên tử hydro chuyển từ quỹ đạo dừng có mức năng lượng lớn về quỹ đạo dừng có mức năng lượng nhỏ hơn thì vận tốc electron tăng lên 4 lần. Electron đã chuyển từ quỹ đạo A. N về L. B. N về K. C. N về M. D. M về L. Câu 27. Một ống Rơn-ghen hoạt động dưới điện áp U = 50000 V. Khi đó cường độ dòng điện qua ống Rơn-ghen là I = 5 mA. Giả thiết 1% năng lượng của chïm electron được chuyển hóa thành năng lượng của tia X và năng lượng trung bình của các tia X sinh ra bằng 75% năng lượng của tia có bước sóng ngắn nhất. Biết electron phát ra khỏi catot với vận tôc bằng 0. Tính số photon của tia X phát ra trong 1 giây? A.3,125.1016 (ph«t«n/s) B.3,125.10 15 (ph«t«n/s) C.4,2.1015 (ph«t«n/s) D.4,2.1014 (ph«t«n/s) Câu 28. Trong ống Cu-lít-giơ, êlêctron đập vào anôt có tốc độ cực đại bằng 0,85c. Biết khối lượng nghỉ của êlêctron là 0,511 MeV/c2. Chùm tia X do ống Cu-lít-giơ này phát ra có bước sóng ngắn nhất bằng: A. 6,7pm B. 2,7pm C.1,3pm D.3,4pm 13,6 Câu 29: Mức năng lượng trong nguyên tử hiđrô được xác định bằng biểu thức E = (eV) n2 với n N*, trạng thái cơ bản ứng với n = 1. Khi nguyên tử chuyển từ mức năng lượng O về N thì phát ra một phôtôn có bước sóng λo. Khi nguyên tử hấp thụ một phôtôn có bước sóng λ nó chuyển từ mức năng lượng K lên mức năng lượng M. So với λo thì λ A. nhỏ hơn 3200 lần. B. lớn hơn 81 lần. 81 1600 C. nhỏ hơn 50 lần. D. lớn hơn 25 lần. Câu 30: Cường độ của một chùm sáng hẹp đơn sắc có bước sóng 0,5μm khi chiếu vuông góc tới bề mặt của một tấm kim loại là I (W/m 2), diện tích của bề mặt kim loại nhận được ánh sáng tới là 32 mm 2. Cứ 50 phô tôn tới bề mặt tấm kim loại thì giải phóng được 2 electron quang điện và số electron bật ra trong 1s là 3,2.1013. Giá trị của I là A. 9,9375 W/m2. B. 9,9735 W/m2. C. 8,5435 W/m2. D. 8,9435 W/m2. Câu 31. Ông phát tia X có hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U, phát tia X có bước sóng ngắn nhât là λ. Nếu tăng hiệu điện thê này thêm 5000 V thì tia X do ông phát ra có bước sóng ngắn nhât λ1 . Nêu giảm hiệu điện thế này 2000 V thì tia X do ống phát ra có bước sóng ngắn nhât λ2 = 5/3 λ1. Bỏ qua động năng ban đầu của electron khi ở catôt. Giá trị của λ1 bằng A.70,71 pm. B. 117,86 pm. C. 95 pm. D. 99 pm. Câu 32. Người ta dùng một loại laze có công suất P = 12 W để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ mổ sẽ làm nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Nhiệt dung riêng của nước
4. là 4186 J/kg.độ. Nhiệt hóa hơi của nước là L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ cơ thể là 37oC, khối lượng riêng của nước 1000 kg/m3. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s là A.4,557 mm3. B. 7,455 mm3. C.4,755 mm3 D. 5,745 mm3. ĐS: 1B – 2D – 3D – 4D – 5C – 6A – 7D – 8D – 9A – 10A – 11A – 12C – 13A – 14B – 15A – 16A – 17A – 18B – 19A –20A - 21D – 22D – 23A – 24A – 25C - 26B – 27D – 28B – 29A – 30A – 31A – 32C.