20 câu hỏi trắc nghiệm thuộc 100 câu trắc nghiệm Lượng tử ánh sáng nâng cao (P2)

Câu 1:

Để gây ra hiện tượng quang điện với kim loại có công thoát electron là 1,88eV thì ánh sáng kích thích phải có tần số tối thiểu bằng bao nhiêu? Biết hằng số Plăng h = 6,625.10^-34J.s, tốc độ ánh sáng trắng chân không c = 3.10⁸m/s và 1eV = 1,6.10^-19J.

A. 1,45.10¹⁴Hz.

B. 4,04.10¹⁴Hz.

C. 4,54.10¹⁴Hz.

D. 2,54.10¹⁴Hz.

Xem đáp án

Đáp án: C

Câu 2:

Trong thí nghiệm về tế bào quang điện, cường độ dòng quang điện bão hòa là 64mA. Hiệu suất lượng tử là 2%. Số phôtôn phát ra trong mỗi giây là:

A. 2.10¹⁶

B. 4.10¹⁷

C. 4.10¹⁸

D. 4.10¹⁹

Xem đáp án

Đáp án: A

Ta có

$N_{e} = \frac{I_{b h}}{e} = \frac{64 . 10^{- 6}}{1, 6 . 10^{- 19}} = 4 . 10^{14} (ê l e c t r o n) H = \frac{N_{e}}{N_{p}} . 100 % = 0, 2 % \Rightarrow N_{p} = \frac{100 % N_{e}}{2 %} = 50 N_{e} = 50.4 . 10^{14} = 2 . 10^{16} (p h ô t ô n / g i â y)$

Câu 3:

Trong đồ thị hình vẽ, đường tiệm cận ngang của phần kéo dài đồ thị là U_h = U₁. Chọn phát biểu đúng.

A. Vẽ đường kéo dài nét đứt là vì theo quy ước U_h > 0.

B. Không tính được U₁.

C. U₁ = -3V

D. U₁ = -1,875V

Xem đáp án

Đáp án: D

Câu 4:

Một bộ pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp. Diện tích tổng cộng của các pin là 0,55 m². Dòng ánh sáng chiếu vuông góc vào bộ pin có cường độ 1220 W/m². Khi cường độ dòng điện mà bộ pin cung cấp cho mạch ngoài là 2,25 A thì điện áp đo được giữa hai cực của bộ pin là 25 V. Hiệu suất của bộ pin là:

A. 8,4%

B. 11,3%

C. 10,2%

D. 9,31%

Xem đáp án

Đáp án: A

Công suất chiếu sáng của mặt trời là:

P = 1220.0,55 = 671W

Công suất của bộ pin là:

P_pin = U.I = 56,25W

Hiệu suất của bộ pin:

H = P_pin / P = 0,084

Câu 5:

Một tụ điện có anôt và catốt đều là những bản kim loại phẳng, đặt song song, đối diện và cách nhau một khoảng 2 cm. Đặt vào anốt và catốt một hiệu điện thế 8 V, sau đó chiếu vào một điểm trên catốt một tia sáng có bước sóng λ xảy ra hiện tượng quang điện. Biết hiệu điện thế hãm của kim loại làm catốt ứng với bức xạ trên là 2 V. Bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anốt có electron đập vào bằng

A. 2 cm.

B. 16 cm.

C. 1 cm.

D. 8 cm.

Xem đáp án

Đáp án: A

Khi ánh sáng thích hợp chiếu vào tấm catot, xảy ra hiện tượng quang điện nên e bay ra từ catot theo mọi hướng, bỏ qua trọng lực của e, ta thấy e chuyển đông trong điện trường đều giống như một chuyển động ném xiên. Bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anốt có electron đập vào ứng với e chuyển động như vật ném ngang với vận tốc ban đầu v_omax (quan sát hình vẽ)

Ta thấy chuyển động của e theo Ox là chuyển động đều

→ x = v_omax . t

Theo Oy là nhanh dần đều.

Electron đến anot khi y = d. Suy ra:

Thay E = U_AK/d, suy ra:

Câu 6:

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.

B.

C.

D.

Xem đáp án

Đáp án: C

Áp dụng:

Ta có:

Chia vế với vế của hai phương trình trên cho nhau:

Câu 7:

Khi chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ₁ = 0,30mm vào catôt của một tế bào quang điện thì xảy ra hiện tượng quang điện và hiệu điện thế hãm lúc đó là 2 V. Nếu đặt vào giữa anôt và catôt của tế bào quang điện trên một hiệu điện thế U_AK = -2V và chiếu vào catôt một bức xạ điện từ khác có bước sóng λ₂ = 0,15mm thì động năng cực đại của êlectron quang điện ngay trước khi tới anôt bằng

A. 1,325.10^-18J

B. 6,625.10^-19J

C. 9,825.10^-19J

D. 3,425.10^-19J

Xem đáp án

Đáp án: B

Công thoát của Catot:

- Khi được chiếu bởi bức xạ λ₂ :

- Khi đặt vào A và K hiệu điện thế âm U_AK = - 2V

→ các elctrôn đi sang A đi theo chiều điện trường chậm dần đều.

Ta có: W_đA - W_đmax = -|e|.|U_AK|

→ W_đA = 6,625.10^-19 J

Câu 8:

Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,2 μm vào một tấm kim loại có công thoát electron là A = 6,62.10^-19 J.

Elêctron bứt ra từ kim loại bay vào một miền từ trường đều có cảm ứng từ B = 5.10^-5 T. Hướng chuyển động của

electron quang điện vuông góc với $\vec{B}$ Cho rằng năng lượng mà quang electron hấp thụ một phần dùng để giải

phóng nó, phần còn lại hoàn toàn biến thành động năng của nó. Bán kính quỹ đạo lớn nhất của quang electron

trong từ trường là:

A. 0,97 cm.

B. 6,5 cm.

C. 7,5 cm.

D. 9,7 cm.

Xem đáp án

Đáp án: D

Khi đi vào từ trường mà $(v_{0} ⊥ B)$ thì quang electron chuyển động tròn đều.

Lực Lo - ren - xơ là lực hướng tâm:

Tính v_0max từ công thức Anh-xtanh:

→ R = 9,7cm

Câu 9:

Cho một tụ điện phẳng có hai bản cực rộng cách nhau d = 1 cm. Giới hạn quang điện của bản âm K là λ₀. Cho U_AK = 4,55 V. Chiếu vào bản K một tia sáng đơn sắc có λ = λ₀/2 các quang êlêctron rơi lên bề mặt bản dương A trong một mặt tròn bán kính R = 1 cm. Bước sóng λ₀ có giá giá trị là

A. 1,092 μm

B. 2,345 μm

C. 3,022 μm

D. 3,05 μm

Xem đáp án

Đáp án: A

Khi ánh sáng thích hợp chiếu vào tấm catot, xảy ra hiện tượng quang điện nên e bay ra từ catot theo mọi hướng, bỏ qua trọng lực của e, ta thấy e chuyển đông trong điện trường đều giống như một chuyển động ném xiên. Bán kính lớn nhất của vùng trên bề mặt anốt có electron đập vào ứng với e chuyển động như vật ném ngang với vận tốc ban đầu v_omax (quan sát hình vẽ)

Ta thấy chuyển động của e:

theo Ox là chuyển động đều

→ x = v_omax . t

Theo Oy là nhanh dần đều

Câu 10:

Chiếu một bức xạ có bước sóng λ = 0,48 μm lên một tấm kim loại có công thoát A = 2,4.10^-19 J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và hướng chúng bay theo chiều véc tơ cường độ điện trường có E = 1000 V/m. Quãng đường tối đa mà êlectron chuyển động được theo chiều véc tơ cường độ điện trường xấp xỉ là

A. 0,83 cm

B. 0,37 cm

C. 1,3 cm

D. 0,11 cm

Xem đáp án

Đáp án: D

Áp dụng định lý biến thiên động năng ta có:

(vì lực điện trường tác dụng lên e có chiều ngược với chiều điện trường)

d_max là quãng đường tối đa mà vật đi được trong điện trường.

Câu 11:

Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 138 nm vào một tấm kim loại có công thoát của êlectron ra khỏi bề mặt kim loại là 7,2.10^-19 J. Các electrôn quang điện bay ra được cho đi vào một vùng không gian có điện trường đều và từ trường đều hướng vuông góc với nhau. Biết hướng vận tốc của êlectron quang điện vuông góc với cả điện trường và từ trường. Người ta thấy electron chuyển động thẳng đều. Biết cảm ứng từ B = 10^-3 T. Cường độ điện trường E bằng :

A. 104 V/m

B. 1258 V/m

C. 1285 V/m

D. 12580 V/m

Xem đáp án

Đáp án: B

Sử dụng phương trình Anhxtanh ta được:

Khi chuyển động trong điện trường đều và từ trường hướng vuông góc với nhau, e chuyển động thẳng đều khi lực điện cân bằng với lực lorenxo khi đó ta có:

e.v_maxB = e.E

→E = 1258V/m

Câu 12:

Khi hiệu điện thế hai cực ống Cu-lít -giơ giảm đi 2000V thì tốc độ các êlectron tới anốt giảm 6000km/s. Tốc độ êlectron tới anốt ban đầu là:

A. 5,86.10⁷m/s.

B. 3,06.10⁷m/s.

C. 4,5.10⁷m/s.

D. 6,16.10⁷m/s.

Xem đáp án

Đáp án: D

Câu 13:

Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,533 μm lên tấm kim loại có công thoát A = 3.10^-19 J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ. Biết bán kính cực đại của qũy đạo của các electron là R = 22,75 mm. Cho c = 3.10⁸ m/s; h = 6,625.10^-34 Js; m_e = 9,1.10^-31 kg. Bỏ qua tương tác giữa các electron. Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường?

A. B = 2.10^-4 T.

B. B = 10^-4 T.

C. B = 2.10^-5 T.

D. B = 10^-3 T.

Xem đáp án

Đáp án: B

Sử dụng phương trình Anhxtanh ta được:

Khi đi vào từ trường mà $(v_{0} ⊥ B)$ thì quang electron chuyển động tròn đều.

Lực Lo - ren - xơ là lực hướng tâm:

Câu 14:

Hai điện cực bằng Canxi đặt gần nhau trong chân không và được nối với một tụ điện có điện dung C = 8 nF. Chiếu vào một trong hai điện cực với thời gian đủ lâu bằng ánh sáng có tần số f = 10¹⁵ Hz cho đến khi dòng quang điện mất hoàn toàn. Công thoát êlêctrôn ở Canxi là A = 2,7625 eV. Điện tích q trên các bản tụ khi đó gần bằng:

A. 11.10^-8 C

B. 1,1 μC

C. 1,1 nC

D. 1,1.10^-8 C

Xem đáp án

Đáp án: D

Khi chiếu ánh sáng vào 1 trong 2 bản Canxi thì sau đó 1 bản mang điện tích dương, bản này sẽ tích được một điện tích cực đại khi xảy ra sự cân bằng động giữa lượng e bay ra và lượng e bị hút về. Bản còn lại sau đó mang điện tích âm do hiện tượng điện hưởng toàn phần nên 2 bản tương đương như 1 tụ điện. Khi ghép 2 bản Canxi với tụ điện thành mạch kín thì giữa hai đầu tụ điện có hiệu điện thế bằng điện thế cực đại trên bản Canxi

Gọi V_max là điện áp cực đại trên bản Canxi khi được chiếu sáng. Ta có

Hiệu điện thế 2 đầu tụ điện là:

U = V_max

Điện tích q trên các bản tụ khi đó là:

q = C. U = 11,025 nC

Câu 15:

Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 546 nm vào bề mặt ca tốt của một tế bào quang điện. Giả sử các electron đó được tách ra bằng màn chắn dể lấy một chùm hẹp hướng vào một từ trường đều có B = 10^-4T, sao cho vec tơ B vuông góc với vân tốc của hạt. Biết quỹ đạo của hạt có bán kính cực đại R = 23,32 mm. Tìm độ lớn vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện.

A. 1,25.10⁵m/s.

B. 2,36.10⁵m/s.

C. 3,5.10⁵m/s.

D. 4,1.10⁵m/s.

Xem đáp án

Đáp án: D

Khi đi vào từ trường mà $v_{0} ⊥ B$ thì quang electron chuyển động tròn đều.

Lực Lo - ren - xơ là lực hướng tâm:

Câu 16:

Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện có vận tốc v₀ = 10⁶ (m/s) cho bay dọc theo đường sức trong một điện trường đều có cường độ 9,1 (V/m) sao cho hướng của vận tốc ngợc hướng với điện trường. Tính quãng đường đi được sau thời gian 1000ns.

A. 1,6 (m)

B. 1,8 (m)

C. 2m

D. 2,5m

Xem đáp án

Đáp án: B

Vì e bay dọc theo hướng ngược với hướng điện trường

→Hạt e chuyển động nhanh dần đều với gia tốc:

=> quãng đường đi được sau thời gian 1000ns là:

Câu 17:

Mức năng lượng của ng tử Hyđrô có biểu thức E_n = – 13,6/n² (eV). Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n bằng năng lượng 2,55eV, 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

Xem đáp án

Đáp án: B

r_m = m²r_0;r_n = n²r₀ ( với r₀ bán kính Bo)

Bước sóng nhỏ nhất ng tử hidro có thể phát ra:

Câu 18:

Chiếu một bức xạ đơn sắc thích hợp vào catốt của tế bào quang điện. Tách một chùm hẹp các electron quang điện có vận tốc 10⁶ (m/s) và cho đi vào điện trường đều của một tụ điện phẳng tại điểm O cách đều hai bản tụ và phương song song với hai bản tụ. Biết hiệu điện thế giữa hai bản tụ 0,455 (V), khoảng cách giữa hai bản tụ 2cm, chiều dài của tụ 5cm. Tính thời gian electron chuyển động trong tụ.

A. 50 (ns)

B. 18 (ns)

C. 200 (ms)

D. 2,5.10^-3 (ms)

Xem đáp án

Đáp án: A

Phương trình chuyển động của electron trong điện trường là:

x = v_ot ; y = at²/2

=> Phương trình quỹ đạo là:

y = ax² / (2v_o²)

Hạt đi ra được khỏi tụ điện tại điểm D nên ta có:

x = v_ot = l; y = at²/2

=>t = l/v_o = 0,05/ 10⁶ = 50 ns

Câu 19:

Năng lượng nguyên tử hiđrô gồm động năng của electron và thế năng của tương tác Cu-lông giữa hạt nhân và electron. Hãy tìm biểu thức năng lượng trạng thái dừng E_n theo r₀. Cho biết r₀ là bán kính quỹ đạo Bo.

A.

B.

C.

D.

Xem đáp án

Đáp án: D

Năng lượng trạng thái dừng gồm động năng của electron và thế năng của tương tác Cu-lông:

Do lực Cu-lông là lực hướng tâm nên:

Câu 20:

Hai bản cực A, B của một tụ điện phẳng làm bằng kim loại. Khoảng cách giữa hai bản là 4cm. Chiếu vào tâm O của bản B một bức xạ đơn sắc có bước sóng (xem hình) thì vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện là 0,76.10⁶ (m/s). Đặt giữa hai bản A và B một hiệu điện thế U_BA = 4,55 (V). Các electron quang điện có thể tới cách bản A một đoạn gần nhất là bao nhiêu?. Bỏ qua trọng lực của e.

A. 6,4 cm

B. 2,5 cm

C. 5,4 cm

D. 2,6 cm

Xem đáp án

Đáp án: D

U_BA = 4,55V nên chiều điện trường từ B sang A, do vậy e chịu lực cản của lực điện trường chiều từ A sang B.

Ta có:

a = F/m = |e|U/md = 2.10¹³m/s²

=> h_max = v_o²/2a = (0,76.10⁶)² / (2.2.10¹³)=1,4.10^-2 m

=>Các electron quang điện có thể tới cách bản B một đoạn gần nhất là:

s = d - h_max= 2,6cm