Tailieumoi.vn xin giới thiệu đến các quý thầy cô, các em học sinh đang trong quá trình ôn tập tài liệu 20 Bài tập Hiện tượng quang điện có lời giải chi tiết, tài liệu bao gồm có định nghĩa, công thức tính và các dạng bài tập, giúp các em học sinh có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình ôn tập, củng cố kiến thức và chuẩn bị cho kì thi môn Vật lí sắp tới. Chúc các em học sinh ôn tập thật hiệu quả và đạt được kết quả như mong đợi. 

20 Bài tập Hiện tượng quang điện có lời giải chi tiết

1. Hiện tượng quang điện

b. Định luật về giới hạn quang điện (Định luật quang điện thứ nhất)

Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó.

$\lambda \le {\lambda }_0$

• $\lambda$ : bước sóng của ánh sáng kích thích
• ${\lambda }_0$ : giới hạn quang điện

Giới hạn quang điện phụ thuộc vào bản chất của kim loại

2. Phương pháp

♦ Công thức xác định năng lượng phôtôn:

♦ Công thoát

♦ Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện ngoài

♦ Định lý động năng:

♦ Để triệt tiêu dòng quang điện thì không còn e quang điện trở về Anot. Cũng có nghĩa là W_đ = 0 hoặc e đã bị hút ngược trở lại catot.

3. Ví dụ

Ví dụ 1: Một ngọn đèn ra pha ánh sáng màu đỏ có bước sóng λ= 0,7 μm. Hãy xác định năng lượng của photon ánh sáng.

A. 1,77 MeV         B. 2,84 MeV         C. 1,77 eV          D. 2,84 eV

Lời giải:

♦ Ta có: 

Ví dụ 2: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ_o = 0,6 μm, được chiếu sáng bởi bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μm. Hãy xác định vận tốc cực đại của e quang điện.

A. 3,82.10⁵m/s          B. 4,57.10⁵ m/s

C. 5,73.10⁴m/s          D. Hiện tượng quang điện Không xảy ra.

Lời giải:

♦ Áp dụng công thức:

Ví dụ 3: Một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ_o = 0,6 μm, được chiếu sáng bởi 2 bức xạ đơn sắc có bước sóng λ₁ = 0,5 μm và λ₂ = 0,55 μm. Hãy xác định vận tốc cực đại của e quang điện.

A. 3,82.10⁵ m/s B. 4,57.10⁵ m/s

C. 5,73.10⁴ m/s D. Hiện tượng quang điện không xảy ra

Lời giải:

♦ Khi tấm kim loại bị chiếu sáng bởi 2 hay nhiều bức xạ khác nhau thì khi tính V_max hoặc |U_h| lớn nhất theo bức xạ có năng lượng lớn nhất (tức là có bước sóng nhỏ nhất).

♦ Vì λ₁ < λ₂, Nên khi tính V_max ta tính theo λ₁

♦ Áp dụng công thức:

Ví dụ 4: Chiếu vào catot của một tế bào quang điện các bức xạ có bước sóng λ = 400nm và λ₁ = 0,25μm thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của electron quang điện gấp đôi nhau. Xác định công thoát eletron của kim loại làm catot.

A. A = 3, 9750.10^-19J.          B. A = 1,9875.10^-19J.

C. A = 5,9625.10^-19J.          D. A = 2,385.10^-19J

Lời giải:

♦ Gọi v1 là vận tốc ban đầu cực đại của e quang điện khi chiếu λ₁ vào tế bào quang điện

v là vận tốc ban đầu cực đại của e quang điện khi chiếu λ vào tế bào quang điện.

♦ Theo đề: λ₁ < λ ⇒ v₁ = 2v₂ ⇒ W_d1max = 4W_dmax Ta có hệ phương trình sau:

Giải hệ ta được

4. Bài tập vận dụng

Bài 1: Chiếu bức xạ có λ = 0,25μm vào tấm kim loại cô lập, quang êlectron bắn ra có động năng ban đầu cực đại là 1,8975eV. Giới hạn quang điện của kim loại này là

    A. 0,6μm.    B. 0,5μm.

    C. 0,416μm.    D. 0,445μm.

Lời giải:

Thay h = 6,625.10^-34J.s; C = 3.10⁸m/s; W_0đmax = 1,8975.1,6.10^-19J.

Ta có: λ₂ = 0,416μm.

Đáp án C

Bài 2: Ánh sáng trông thấy có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38μm đến 0,76μm. Các phôtôn ánh sáng trông thấy có năng lượng nằm trong khoảng:

    A. 1,63eV → 4,97eV.    B. 2,62eV → 4,97eV.

    C. 1,63eV → 3,27eV.    D. 2,62eV → 3,27eV.

Lời giải:

Đáp án D

Bài 3: Biết công thoát 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 có bước sóng 0,33 μm vào bề mặt các kim loại trên. Hiện tượng quang điện không 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.

Lời giải:

Đáp án C

Bài 4: Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 0,542 μm và 0,243 μm vào catôt của một tế bào quang điện. Kim loại làm catôt có giới hạn quang điện là 0,500 μm. Biết khối lượng của êlectron là m_e = 9,1.10^-31 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.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án A

Bài 5: Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,75 μm. Công thoát electron ra khỏi kim loại bằng

    A. 2,65.10^-32J.    B. 26,5.10^-32J.

    C. 26,5.10^-19J.    D. 2,65.10^-19J.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án D

Bài 6: Trong chân không, một ánh sáng có bước sóng là 0,60 μm. Năng lượng của phôtôn ánh sáng này bằng

    A. 4,07 eV.    B. 5,14 eV.

    C. 3,34 eV.    D. 2,07 eV.

Lời giải:

Ta có:

Đáp án D

Bài 7: Một kim loại có công thoát là 2,5eV. Tính giới hạn quang điện của kim loại đó :

    A. 0,4969 m    B. 0,649 m

    C. 0,325 m    D. 0,229 m

Lời giải:

Giới hạn quang điện

Đáp án A

Bài 8: Công thoát êlectron khỏi bề mặt của kẽm là 3,55eV. Chiếu vào kẽm đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng là λ₁ = 0,30μm và λ₂ = 0,40μm. Bức xạ nào gây ra hiện tượng quang điện?

    A. Không có bức xạ nào.    B. Bức xạ λ₂.

    C. Cả hai bức xạ.    D. Bức xạ λ₁.

Lời giải:

Ta có:

Ta thấy: λ₁ < λ₀; λ₂ > λ₀.

Chỉ có bức xạ λ₁ gây ra hiện tượng quang điện.

Đáp án D

Bài 9: Khi chiếu vào catôt một tế bào quang điện bức xạ λ = 0,31μm thì có dòng quang điện. Có thể triệt tiêu dòng quang điện nhờ hiệu điện thế hãm là U_h, U_h có giá trị thay đổi thế nào khi bức xạ chiếu vào catôt có bước sóng λ' = 0,8λ?

    A. Tăng 1V.    B. Tăng 0,8V.

    C. Giảm 2V.    D. Giảm 0,8V.

Lời giải:

Từ đó: U'_h = 1 + U_h: hiệu điện thế hãm tăng 1V.

Đáp án A

Bài 10: Công thoát của êlectron khỏi một kim loại là 3,68.10^-19J. Khi chiếu vào tấm kim loại đó lần lượt hai bức xạ: bức xạ (I) có tần số 5.10¹⁴ Hz và bức xạ (II) có bước sóng 0,25 m thì

    A. bức xạ (II) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (I) gây ra hiện tượng quang điện.

    B. cả hai bức xạ (I) và (II) đều không gây ra hiện tượng quang điện.

    C. cả hai bức xạ (I) và (II) đều gây ra hiện tượng quang điện.

    D. bức xạ (I) không gây ra hiện tượng quang điện, bức xạ (II) gây ra hiện tượng quang điện.

Lời giải:

Ta có: λ₀ =  = 5,4.10^-7 m = 0,54 μm; λ₁ =  = 0,6.10^-6 m = 0,6 μm.

Đáp án D

Bài 11: Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng 0,452 µm và 0,243 µm vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện là 0,5 µm. Lấy h = 6,625.10^-34 Js; c = 3.10⁸ m/s và me = 9,1.10^-31 kg. Vận tốc ban đầu cực đại của các êlectron quang điện bằng

    A. 2,29.10⁴ m/s.    B. 9,24.10³ m/s.

    C. 9,61.10⁵ m/s.    D. 1,34.10⁶ m/s.

Lời giải:

Đáp án C

Bài 12: Công thoát êlectron của một kim loại là A = 1,88 eV. Giới hạn quang điện của kim loại này có giá trị là

    A. 550 nm.    B. 220 nm.    C. 1057 nm.    D. 661 nm.

Lời giải:

Ta có:

λ₀ =  = 660,7 nm.

Đáp án D

Bài 13: Chiếu vào tế bào quang điện ánh sáng kích thích có bước sóng λ₁ = 600μm thì hiệu điện thế hãm là U₁. Thay bằng ánh sáng có λ₂ = 450μm thì hiệu điện thế hãm U₂ = 2U₁. Công thoát A0 của kim loại là

    A. 1,5eV.    B. 1,4eV.    C. 2eV.    D. 2,208.10^-19J.

Lời giải:

Nhân hai vế của (1) với 2, rồi trừ (2) theo vế:

Đáp án D