240 Bài tập Lượng tử ánh sáng trong đề thi thử Đại học cực hay có lời giải (P1)
39 câu hỏi
Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây là đúng?
Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là photon
Năng lượng photon càng nhỏ khi cường độ chùm ánh sáng càng nhỏ
Photon có thể chuyển động hay đứng yên tùy thuộc vào nguồn sáng chuyển động hay đứng yên
Năng lượng của photon càng lớn khi tần số của ánh sáng ứng với photon đó càng nhỏ
Đáp án A
Thuyết lượng tử ảnh sáng;
- Ánh sáng được tạo bởi các hạt gọi là photon.
- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các photon đều giống nhau và có năng lượng .
- Trong chân không các photon bay với vận tốc dọc theo các tia sáng
- Mỗi lần 1 nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ 1 photon.
- Chỉ có photon ở trạng thái chuyển động, không có photon đứng yên
Dùng ánh sáng chiếu vào catôt của tế bào quang điện thì có hiện tượng quang điện xảy ra. Để tăng dòng điện bão hòa người ta
giảm tần số ánh sáng chiếu tới
tăng tần số ánh sáng chiếu tới.
tăng cường độ ánh sánh chiếu tới
tăng bước sóng ánh sáng chiếu tới.
Đáp án C
+ Theo nội dung của định luật II về quang điện: “Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích“
+ Để tăng dòng điện bão hòa người ta tăng cường độ ánh sánh chiếu tới
Một kim loại có công thoát là A=3,5 eV. chiếu vào catôt bức xạ có bước sóng nào sau đây thì gây ra hiện tượng quang điện
33,5
0,335
3,35
Bình thường một khối bán dẫn có hạt tải điện. Chiếu tức thời vào khối bán dãn đó một chùm ánh sáng hồng ngoại có năng lượng thì số lượng hạt tải điện trong khối bán dẫn này là . Tính tỉ số giữa số photon gây ra hiện tượng quang dẫn và số photon chiếu tói kim loại
1/75
1/100
2/75
1/50
Đáp án A
Số photon chiếu tới kim loại:
+ Ban đầu có hạt tải điện, sau đó số lượng hạt tải điện trong khối bán dẫn này là . Số hạt tải điện được tạo ra là (bao gồm cả electron dẫn và lỗ trống). Do đó số hạt photon gây ra hiện tượng quang dẫn là (Do electron hấp thụ một photon sẽ dẫn đến hình thành một electron dẫn và 1 lỗ trống)
+ Tỉ số giữa số photon gây ra hiện tượng quang dẫn và số photon chiếu tới kim loại là 1/75
Chiếu một bức xạ có bước sóng lên một tấm kim loại có công thoát . Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và hướng chúng bay theo chiều vectơ cường độ điện trường có E= 1000 V/m. Quãng đường tối đa mà electron chuyển động được theo chiều vectơ cường độ điện trường xấp xỉ là:
0,83 cm
0,37 cm
0,109 cm
1,53 cm
Các electron quang điện (q<0) bay theo chiều vectơ cường độ điện trường nên lực điện trường là lực cản. Do đó, electron sẽ bay được một đoạn đường Smax rồi dừng lại và bị kéo ngược trở lại.
Đến khi vật dừng lại (v=0). Áp dụng định lí biến thiên động năng ta có:
Giới hạn quang điện của Natri là 0,5 . Công thoát của Kẽm lớn hơn của Natri là 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm là
0,7
0,6
0,9
0,63
Đáp án B
Công thoát của Kẽm lớn hơn của Natri là 1,4 lần nên:
Khi chiếu bực xạ có bước sóng vào một bản kim loại thì thấy có hiện tượng quang điện. Electron quang điện có động năng ban đầu cực đại khi
photon ánh sáng tới có năng lượng lớn nhất
công thoát electron có năng lượng nhỏ nhất
năng lượng mà electron bị mất đi là nhỏ nhất
năng lượng mà electron thu được lớn nhất
Đáp án C
Năng lượng mà electron nhận được dùng để thực hiện 3 việc sau:
+ Một phần năng lượng mất mát cho mạng tinh thể để đưa electron lên bề mặt kim loại (nếu electron ở sâu trong kim loại) (Q).
+ Cung cấp cho electron công thoát A để bứt ra khỏi bề mặt kim loại.
+ Cung cấp cho electron một động năng ban đầu (Wd)
Ta có:
Từ biểu thức trên ta thấy nếu Q=0 (electron ở ngay trên bề mặt kim loại) thì động năng ban đầu Wd lớn nhất
Chiếu bức xạ có bước sóng 533 nm lên tấm kim loại có công thoát . Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho bay vào từ trường theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ. Biết bán kính cực đại của quỹ đạo của các electron quang điện là 22,75 mm. Độ lớn cảm ứng từ B của từ trường là
2,5.
1,0.
1,0.
2,5.
Đáp án C
Theo công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện:
Khi electron chuyển động trong từ trường đều có hướng vuông góc với thì nó chịu tác dụng của lực Lorenxo có độ lớn không đổi và luôn vuông góc với , nên electron chuyển động theo quỹ đạo tròn và lực Lorenxo đóng vai trò là lực hướng tâm:
Như vậy, những electron có vận tốc cực đại sẽ có bán kính cực đại:
Mức năng lượng En trong nguyên tử hidro được xác định (trong đó n là số nguyên dương, Eo là năng lượng ứng với trạng thái cơ bản). Khi electron nhảy từ quỹ đạo thứ ba về quỹ đạo thứ hai thì nguyên tử hidro phát ra bức xạ có bước sóng . Nếu electron nhảy từ quỹ đạo thứ hai về quỹ đạo thứ nhất thì bước sóng của bức xạ được phát ra sẽ là:
/15
5/7
5/27
Đáp án D
+ Khi nguyên tử chuyển từ quỹ đạo dừng n=3 về quỹ đạo dừng n=2 thì nguyên tử phát ra photon có bước sóng nên:
+ Khi nguyên tử chuyển từ quỹ đạo dừng n=2 về quỹ đạo dừng n=1 thì nguyên tử phát ra photon có bước sóng nên:
Nguyên tử hidro chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En=-1,5 eV sang trạng thái dừng có năng lượng Em=-3,5 eV. Bước sóng của bức xạ mà nguyên tử hidro phát ra xấp xỉ bằng
Giới hạn quang điện của kim loại . Công thoát electron của natri là
39,75 eV
3,975 eV
Đáp án A
Công thoát của kim loại
Chiếu bức xạ có bước sóng vào một tấm kim loại có công thoát 1,8 eV. Dùng màn chắn tách một chùm hẹp các electron quang điện và cho nó bay vào một điện trường từ A đến B sao cho . Vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất của electron khi tới B lần lượt là:
Công của lực điện trường là công phát
Các e bứt ra với vận tốc ban đầu bằng không, đến anôt
Một tấm pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp. Diện tích tổng cộng của các pin nhận năng lượng ánh sáng là 0,6 . Mỗi mét vuông của tấm pin nhận công suất 1360 W của ánh sáng. Dùng bộ pin cung cấp năng lượng cho mạch ngoài, khi cường độ dòng điện là 4 A thì điện áp hai cực của bộ pin là 24 V. Hiệu suất của bộ pin là
16,52 %
11,76 %.
14,25 %
12,54 %.
Đáp án B
Công suất chiếu sáng vào bề mặt các pin:
Quang điện trở hoạt động dựa vào hiện tượng
phát xạ cảm ứng
quang điện trong
nhiệt điện
quang – phát quang
Đáp án B
Quang điện trở hoạt động dụa vào hiện tượng quang điện trong
Một chất có khả năng phát ra ánh sáng phát quang với tần số . Khi dùng ánh sáng có bước sóng nào dưới đây để kích thích thì chất này không thể phát quang?
0,55
0,40
0,38
0,45
Đáp án A
Bước sóng của ánh sáng phát quang:
Theo định lí Stock về hiện tượng quang phát quang:
Theo mẫu nguyên tử Bo, bán kính quỹ đạo K của electron trong nguyên tử hidro là . Khi electron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt
16
12
9
4
Khi electron chuyển từ quỹ đạo N về quỹ đạo L thì bán kính quỹ đạo giảm bớt
Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng và phát ra ánh sáng có bước sóng . Biết hiệu suất của sự phát quang này là 90% (hiệu suất của sự phát quang là tỉ số giữa năng lượng của ánh sáng phát quang và năng lượng của ánh sáng kích thích trong một đơn vị thời gian), số photon của ánh sáng kích thích chiếu đến trong 1s là hạt. Số photon của chùm sáng phát quang phát ra trong 1s là
Đáp án B
Công suất của ánh sáng kích thích
(N số photon của ánh sáng kích thích phát ra trong 1s)
Công suất của ánh sáng phát quang
(N’ số photon của ánh sáng phát quang phát ra trong 1s).
Người ta dùng một Laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm thép. Công suất của chùm laze là P=10 W, đường kính của chùm sáng là 1 mm. Bề dày tấm thép là e= 2mm và nhiệt độ ban đầu là 30. Biết khối lượng riêng của thép ; Nhiệt dung riêng của thép c=448 J/kg.độ; nhiệt nóng chảy của thép L=270 kJ/kg và điểm nóng chảy của thép . Thời gian khoan thép là:
2,78 s
0,86 s
1,16 s
1,56 s
Nhiệt lượng cần thiết bằng tổng nhiệt lượng đưa thép đến nóng chảy và nhiệt làm chuyển thể:
Trong nguyên tử hidro, khi êlêctrôn chuyển động trên quỹ đạo K với bán kính thì tốc độ của electron chuyển động trên quỹ đạo đó là
Đáp án A
Khi electron chuyển động xung quanh hạt nhân thì lực điện đóng vai trò là lực hướng tâm
=> V=
Công suất bức xạ của Mặt Trời là . Năng lượng Mặt Trời tỏa ra trong một ngày là
Đáp án D
Năng lượng Mặt Trời tỏa ra trong một ngày là
Công thoát electron ra khỏi kim loại A=6,625., hằng số Plăng h=, vận tốc ánh sáng trong chân không c= m/s. Giới hạn quang điện của kim loại đó là
0,295
0,375
0,300
0,250
Một nguồn sáng có công suất 2 W phát ra chùm sóng ánh sáng có bước sóng tỏa ra đều theo mọi hướng. Một người đứng từ xa quan sát nguồn sáng. Biết rằng con ngươi mắt có đường kính khoảng 4 mm và mắt còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 photon phát ra từ nguồn này lọt vào con ngươi trong mỗi dây. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển. Khoảng cách xa nhất mà người này còn trông thấy được nguồn sáng là
8.
2,74.
8. m
274.
Đáp án D
Gọi No là số photon phát ra trong một đơn vị thời gian, là năng lượng của mỗi photon, thì
Vì nguồn phát sóng đẳng hướng nên tại điểm cách nguồn một khoảng R, số photon tới là:
Mà diện tích của con ngươi là:
Số photon lọt vào mắt trong một đơn vị thời gian là:
Phát biểu nào sau đây sai khi nói về photon ánh sáng?
Năng lượng của các photon của các ánh sáng đơn sắc khác nhau đều bằng nhau
Năng lượng của photon ánh sáng tím lớn hơn năng lượng photon ánh sáng đỏ
Photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động
Mỗi photon có một năng lượng xác định
Đáp án A
Năng lượng photon của ánh sáng:
=> Các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì năng lượng photon khác nhau (do tần số và bước sóng khác nhau)
Trong chân không, bức xạ đơn sắc vàng có bước sóng là 0,589. Lấy ; và . Năng lượng của photon ứng với bức xạ này có giá trị là
0,21 eV
0,42 eV
4,22 eV
2,11 eV
Pin quang điện là nguồn điện trong đó:
quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng
một tế bào quang điện được dùng làm máy phát điện
năng lượng mặt trời được biến đổi toàn bộ thành điện năng
một quang điện trở được chiếu sáng để trở thành một máy phát điện
Đáp án A
Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng
Một tế bào quang điện có catốt được làm bằng asen có công thoát electron 5,15eV. Chiếu vào catốt chùm bức xạ điện từ có bước sóng và nối tế bào quang điện với nguồn điện một chiều. Mỗi dây catốt nhận được năng lượng của chùm sáng là 0,3 mJ, thì cường độ dòng quang điện bão hòa là . Hiệu suất năng lượng tử là
9,4%
0,186%
0,094%
0,94%
Kim loại có giới hạn quang điện . Công thoát electron khỏi kim loại đó là
0,6625.
6,625.
13,25.
1,325.
Trong nguyên tử Hidro, khi electron chuyển động trên quỹ đạo M thì vận tốc của electron là V1. Khi electron hấp thụ năng lượng và chuyển lên quỹ đạo P thì vận tốc của electron là V2. Tỉ số vận tốc V2/V1 là
4
0,5
2
0,25
Đáp án B
+ Lực tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân và electron đóng vai trò lực hướng tâm giữ nó chuyển động trên quỹ đạo tròn quanh hạt nhân nên:
Trong các vật sau đây, khi phát sáng thì sự phát sáng của vật nào là hiện tượng quang-phát quang?
Bóng đèn ống
Hồ quang điện
Tia lửa điện
Bóng đèn neon
Đáp án A
Bóng đèn ống hoạt động dựa trên hiện tượng quang phát quang. Trong thành bóng đèn ống có một lớp huỳnh quang, lớp này phát sáng khi được kích thích
Electron trong nguyên tử hidro chuyển từ quỹ đạo dừng có mức năng lượng lớn về quỹ đạo dừng có mức năng lượng nhỏ hơn thì vận tốc của nó tăng 4 lần. Electron đã chuyển từ quỹ đạo
N về K
N về L
N về M
M về L
Đáp án A
Khi electron chuyển động quanh hạt nhân thì lực điện đóng vai trò là lực hướng tâm nên:
Khi electron chuyển từ quỹ đạo n về quỹ đạo m thì:
Þ Electron chuyển từ quỹ đạo N (n=4) về quỹ đạo K (m=1)
Công thoát electron khỏi đồng là 6,625.10-19J. Biết hằng số Plăng là 6.625.10-34 Js, tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108m/s. Giới hạn quang điện của đồng là
0,30
0,40
0,90
0,60
Đối với nguyên tử hidro, các mức năng lượng ứng với các quỹ đạo dừng K, M có giá trị lần lượt là: -13,6eV; -1,51eV. Cho biết . Khi electron chuyển từ quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hidro có thể phát ra bức xạ có bước sóng
102,7 mm
102,7
102,7 nm
102,7 pm
Đáp án C
Khi electron chuyển từ quỹ đạo dừng M về quỹ đạo dừng K, thì nguyên tử hidro có thể phát ra bức xạ có năng lượng:
Chiếu bức xạ có bước sóng 1=276 nm vào catot của một tế bào quang điện làm bằng nhôm thì hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện là 1,08 V. Thay bức xạ trên bằng bức xạ 2=248 nm và catot làm bằng đồng thì hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quang điện là 0,86 V. Nếu chiếu đồng thời cả hai bức xạ trên vào catot làm bằng hợp kim gồm đồng và nhôm thì hiệu điện thế hãm có giá trị gần nhất là
1,58 V
1,91 V
0,86 V
1,05 V
Đáp án A
Độ lớn của hiệu điện thế hãm:
Vậy khi chiếu đồng thời cả hai bức xạ 1 và 2 vào catot là hợp kim đồng và nhôm thì để hiệu điện thế hãm để triệt tiêu dòng quan điện:
+ Ta lấy bước sóng nhỏ hơn (vì càng nhỏ thì Uh càng lớn)
+ Công thoát nhỏ hơn (thì Uh càng lớn)
Khi chiếu bức xạ λ vào bề mặt một kim loại thì hiệu điện thế hãm là 4,8 V. Nếu chiếu bằng một bức xạ có bước sóng gấp đôi thì hiệu điện thế hãm là 1,6 V. Giới hạn quang điện của kim loại đó là:
6λ
4λ
3λ
8λ
Đáp án B
Công thức Anh-xtanh về hiện tượng quang điện:
Công thoát electron khỏi đồng là 4,57 eV. Chiếu chùm bức xạ điện từ có bước sóng λ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì quả cầu đạt được điện thế cực đại 3 V. Bước sóng λ của chùm bức xạ là
1,32
2,64
0,132
0,164
Đáp án D
+ Động năng cực đại của các quang electron:
Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,533 m lên tấm kim loại có công thoát A = 3.10-19J. 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 quỹ đạo của các electron là R = 11,375 mm. Bỏ qua tương tác giữa các electron. Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trường?
2.
Đáp án C
Theo công thức Anh-xtanh về hiện tưởng quang điện:
Khi electron chuyển động trong từ trường đều có hướng vuông góc với thì nó chịu tác dụng của lực Lorenxo có độ lớn không đổi và luôn vuông góc với , nên electron chuyển động theo quỹ đạo tròn và lực Lorenxo đóng vai trò là lực hướng tâm:
Như vậy, những electron có vận tốc cực đại sẽ có bán kính cực đại:
Trong một thí nghiệm, hiện tượng quang điện xảy ra khi chiếu chùm sáng đơn sắc tới bề mặt tấm kim loại. Nếu giữ nguyên bước sóng ánh sáng kích thích mà tăng cường độ của chùm sáng thì
vận tốc ban đầu cực đại của các electron quang điện tăng lên
số electron bật ra khỏi tấm kim loại trong một giây tăng lên
động năng ban đẩu cực đại của electron quang điện tăng lên
giới hạn quang điện của kim loại bị giảm xuống
Đáp án B
Theo nội dung định luật II quang điện:
+ Cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ dòng ánh sáng kích thích
Vậy tăng cường độ của chùm sáng thì số electron bật ra khỏi tấm kim loại trong một giây tăng lên
Photon không có
năng lượng
tính chất sóng
động lượng
khối lượng
Đáp án D
Photon là một hạt không có khối lượng nghỉ và không có điện tích
Công thoát của kim loại A là 3,86 eV; của kim loại B là 4,34 eV. chiếu một bức xạ có tần số vào quả cầu kim loại làm bằng hợp kim AB đặt cô lập thì quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là . Để quả cầu tích điện đến điện thế cực đại là 1,25 thì bước sóng của bức xạ điện từ chiếu vào quả cầu có độ lớn xấp xỉ bằng
0,283
0,176
0,128
0,183
Đáp án D
Điện thế cực đại của hai kim loại khi chiếu ánh sáng vào:
Khi chiếu bức xạ f’ vào quả cầu hợp kim:
Bước sóng bức xạ điện từ chiếu vào quả cầu có độ lớn:








