Bài tập Lượng tử ánh sáng mức độ vận dụng có lời giải
20 câu hỏi
Gọi năng lượng của photon ánh sáng đỏ, photon hồng ngoại và photon tử ngoại lần lượt là là
Đáp án B
Các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được xác định bằng biểu thức
Cho hằng số Plăng h = 6,625.10-34 J.s. Nếu nguyên tử hiđrô hấp thụ mộtphôtôn có năng lượng 2,55 eV thì tần số lớn nhất của bức xạ mà nguyên tử hiđrô đó có thể phát ra
3,08.1015J
2,46.1015J
6,16.1015J
2,06.1015J
Đáp án A
Mức tối đa
Hiện tượng quang dẫn xảy ra đối với
chất bán dẫn
kim loại
điện môi
chất điện phân
Đáp án A
+ Hiện tượng quang dẫn xảy ra với chất bán dẫn
Mức năng lượng các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được xác định bởi biểu thức:
Khi kích thích nguyên tử hiđrô chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích sao cho bán kính quỹ đạo dừng tăng 25 lần. Khi chuyển về quỹ đạo bên trong, nguyên tử hiđrô có thể phát ra phôtôn có bước sóng ngắn nhất bằng
95,1 nm.
43,5 nm.
12,8 nm.
10,6 nm
Đáp án A
Phương pháp: Áp dụng công thức tính bước sóng photon
Cách giải:
+ Bán kính quỹ đạo dừng của electron rn = n2r0, ở trạng thái cơ bản n = 1, để bán kính tăng gấp 25 lần → n = 5.
→ Bước sóng ngắn nhất mà nguyên tử có thể phát ra ứng với sự chuyển từ mức năng lượng E5 về E1
Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Một đám nguyên tử đang ở một trạng thái dừng được kích thích chuyển lên trạng thái dừng thứ m sao cho chúng có thể phát ra tối đa 3 bức xạ. Lấy r0 = 5,3.10-11 m. Bán kính quỹ đạo dừng m là
47,7.10-11 m.
15,9.10-11 m
10,6.10-11m.
21,2.10-11m
Đáp án A
Áp dụng công thức tính bán kính quỹ đạo dừng trong mẫu nguyên tử Bo
Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Lấy r0 = 5,3.10-11 m, k = 9.109 Nm2/c, e = 1,6.10-19 C. Khi hấp thụ năng lượng êlectron chuyển từ trạng thái cơ bản lên quỹ đạo M. Động năng của êlecton
tăng một lượng 12,075eV.
giảm một lượng 9,057eV.
giảm một lượng 12,075Ev.
tăng một lượng
Đáp án C
Phương pháp: Áp dụng mối liên hệ giữa lực hướng tâm và lực
Cách giải:
Theo mẫu nguyên tử Bo thì trong nguyên tử hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng của electron trên các quỹ đạo là rn = n2r0, với r0 = 0,53.10-10m; n = 1,2,3,… là các số nguyên dương tương ứng với các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử. Gọi v là tốc dộ của electron trên quỹ đạo K. Khi nhảy lên quỹ đạo M, electron có tốc độ bằng
3v
Đáp án D
Tốc độ của êlectrôn trên quỹ đạo dừng bán kính rn được tính bởi công thức
với r0 là bán kính Bo.
Như vậy
. Khi từ quỹ đạo K có n = 1 lên quỹ đạo M có n = 3, tốc độ của electron sẽ tăng lên 3 lần
Các mức năng lượng của các trạng thái dừng của nguyên tử Hiđrô được xác định bằng biểu thức
Ở trạng thái dừng này, electron trong nguyên tử chuyển động trên quỹ đạo dừng có bán kính rn = n2r0 với r0 là bán kính Bor. Nếu một nguyên tử hiđrô hấp thụ một photôn có năng lượng 2,856 eV thì bán kính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử đó sẽ tăng lên
2,25 lần
9,00 lần
6,25 lần
4,00 lần
Đáp án C
Phương pháp: sử dụng các tiên đề của Bo.
Cách giải:
Khi nguyên tử hấp thụ photon thì nó nhảy từ mức m lên mức n.
Tỉ số bán kính là:
Xét nguyên tử hiđrô theo mẫu nguyên tử Bo. Khi electron trong nguyên tử chuyển động tròn trên quỹ đạo dừng O thì có tốc độ v/5 (m/s).
Biết bán kính Bo là r0. Nếu electron chuyển động trên một quỹ đạo dừng với thời gian chuyển động hết một vòng là
thì electron này đang chuyển động trên quỹ đạo
O
M
P
N
Đáp án D
Phương pháp: vận dụng biểu thức lực tính điện, lực hướng tâm, công thức bán kính quỹ đạo của Borh
Cách giải:
Lực tĩnh điện giữa e và hạt nhân đóng vai trò lực hướng tâm, nên ta có:
Chu kì chuyển động của hạt e trên quỹ đạo là:
N = 4 là quỹ đạo dừng N
Theo mẫu nguyên tử Bo về nguyên tử hiđrô, coi êlectron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân dưới tác dụng của lực tĩnh điện giữa êlectron và hạt nhân. Các mức năng lượng trong nguyên tử hiđrô được xác định theo công thức
Trong đó năng lượng E là tổng động năng Eđ và thế năng tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân Et . Biết Eđ = -Et / 2. Khi đang ở trạng thái cơ bản, nguyên tử hấp thụ một photon và chuyển lên trạng thái kích thích nên động năng giảm đi 10,2 eV. Photon nó đã hấp thụ có năng lượng bằng
3,4 eV
10,2eV
12,09 eV
1,51eV
Đáp án B
Ta có:
(vì Ed = -Et / 2)
Trong mẫu nguyên tử Bo, êlectron trong nguyên tử chuyển động trên các quỹ đạo dừng có bán kính rn = n2r0 (r0 là bán kính Bo, nN*). Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng thứ m về quỹ đạo dừng thứ n thì bán kính giảm bớt 21ro và nhận thấy chu kỳ quay của êlectron quanh hạt nhân giảm bớt 93,6%. Bán kính của quỹ đạo dừng thứ m có giá trị là
25r0.
4r0.
16r0.
36r0
Đáp án A
Ta có:
Lại có:
Theo đề:
Giải (1), (2) ta có:
Giới hạn quang điện của natri là 0,5µm. Công thoát của kẽm lớn hơn công thoát của natri 1,4 lần. Giới hạn quang điện của kẽm xấp xỉ bằng
0, 7 µm
0, 9 µm
0, 36 µm
0, 63µm
Đáp án C
Ta có
Một chất phát quang được kích thích bằng ánh sáng có bước sóng 0,26µm thì phát ra ánh sáng có bước sóng 0,52µm. Giả sử công suất của chùm sáng phát quang bằng 20% công suất của chùm kích thích. Tỉ số giữa số photon ánh sáng phát quang và số photon ánh sáng kích thích trong cùng một khoảng thời gian là
4/5
1/10
1/5
2/5
Đáp án D
Công suất: P = n.ɛ (n là số photon phát ra trong 1s)
Cách giải:
Khi electron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng nguyên tử hidro được xác định bởi
En = -13,6/n2 (eV), với n thuộc N*. Một đám khí hidro hấp thụ năng lượng chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao nhất là E3 (ứng với quỹ đạo M). Tỉ số giữa bước sóng dài nhất và ngắn nhất mà đám khí trên có thể phát ra là
32/5
32/27
27/8
23/3
Đáp án A
Phương pháp:
Cách giải:
Bước sóng dài nhất ứng với sự chuyển dời của electron từ mức M về mức N:
Bước sóng ngắn nhất ứng với sự chuyển dời của electron từ mức M về mức K:
Ta có:
Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,4μm vào chất phát quang thì ánh sáng phát quang phát ra có bước sóng 0,6μm. Biết rằng cứ 100photôn chiếu vào thì có 5 photôn phát quang bật ra. Tỉ
số giữa công suất của chùm sáng phát quang và công suất của chùm sáng kích thích bằng
0,013
0,067
0,033.
0,075
Đáp án C
Sử dụng công thức tính công suất
Cách giải:
Chiếu một bức xạ có bước sóng 0,485μm vào bề mặt catốt kim loại của một tế bào quang điện có công thoát A =2,1eV. Hướng êlectron quang điện có vận tốc cực đại vào một điện trường đều và một từ trường đều có cảm ứng từ B = 10-4T thì nó vẫn chuyển động theo một đường thẳng dọc theo trục Ox. Cho rằng năng lượng mà êlectron quang điện hấp thụ từ phôtôn của các bức xạ trên, một phần dùng để giải phóng nó, phần còn lại biến hoàn toàn thành động năng của nó. Biết véc tơ cảm ứng từ song song và hướng dọc theo trục Oz,(Oxyz là hệ trục tọa độ Đềcác vuông góc). Hướng và độ lớn của vectơ cường độ điện trường là?
Hướng theo trục Oy và có độ lớn 40V/m
Hướng ngược với trục Oy và có độ lớn 40V/m
Hướng ngược với trục Ox và có độ lớn 40V/m
Hướng theo trục Oy và có độ lớn 40V/m
Đáp án B
Phương pháp: sử dụng quy tắc bàn tay trái, hai lực cân bằng, lực điện
Cách giải:
Áp dụng quy tắc bàn tay trái thì nhận thấy lực từ tác dụng lên hạt có phương của Oy và có chiều ngược Oy. Mà do hạt vẫn giữ nguyên phương vận tốc Ox, nên lực điện phải cân bằng với lực từ. Lực điện có phương Oy và cùng chiều Oy,
Ta có lực điện F = q.E
Vì hạt mang điện âm nên có lực điện có chiều ngược với chiều của E. vậy E có phương Oy và chiều ngược với Oy.
Áp dụng công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện ta tìm được vận tốc của hạt
Từ đó áp dụng công thức tính lực điện và lực từ và cho hai lực bằng nhau về độ lớn ta tìm được E =>
Biết năng lượng ứng với các trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô được tính theo biểu thức
( E0 là hằng số dương, n = 1,2,3,….).
Một đám nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản. Khi chiếu bức xạ có tần số fi vào đám nguyên tử này thì chúng phát ra tối đa 3 bức xạ. Khi chiếu bức xạ có tần số f2 = 1,08fi vào đám nguyên tử này thì chúng phát ra tối đa là
10 bức xạ.
6 bức xạ.
4 bức xạ.
15 bức xạ
Đáp án A
Phương pháp: Số bức xạ tối đa mà đám nguyên tử phát ra:
Cách giải:
Khi chiếu bức xạ có tần số fi vào đám nguyên tử thì chúng phát ra tối đa 3 bức xạ:
Khi chiếu bức xạ có tần số f2 = 1,08 fi thì: hf2 = Ex – E1 (2)
Từ (1) và (2)
=> x = 5
=> Phát ra tối đa: bức xạ.
Khi electron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được xác định bởi công thức
và bán kính quỹ đạo của electron trong nguyên tử hiđrô có giá trị nhỏ nhất là 5,3.10-11 m. Nếu kích thích nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái cơ bản bằng cách bắn vào nó một electron có động năng bằng 12,7 eV thì bán kính quỹ đạo của electron trong nguyên tử sẽ tang thêm ∆r. Giá trị lớn nhất của ∆r là
51,8.10-11m
24,7.10-11m
42,4.10-11m
10,6.10-11m
Đáp án C
Phương pháp: Sử dụng lí thuyết về trạng thái dừng của nguyên tử hiđrô
Cách giải:
Áp dụng công thức
=> electron nhận thêm một lượng động năng để chuyển lên quỹ đạo ứng với n = 3
Bán kính quỹ đạo tăng thêm một lượng
Chọn C
Theo Borth, trong nguyên tử hiđrô electron chuyển động tròn quanh hạt nhân trên các quỹ đạo dừng dưới tác dụng của lực hút tĩnh điện. Chuyển động có hướng các điện tích qua một tiết diện là một dòng điện vì thế chuyển động của electron quanh hạt nhân là các dòng điện – gọi là dòng điện nguyên tử. Khi electron chuyển động trên quỹ đạo L thì dòng điện nguyên tử có cường độ I1, khi electron chuyển
động trên quỹ đạo N thì dòng điện nguyên tử có cường độ là I2. Tỉ số I1/I2 là.
1/4
1/8
4
8
Đáp án D
Phương pháp: sử dụng định nghĩa dòng điện, công thức tính lực Cu lông, lực hướng tâm.
Cách giải:
Trong nguyên tử Hidro chỉ có 1 proton và 1 electron chuyển động quanh hạt nhân, lực điện đóng vai trò lực hướng tâm. Ta có:
Mặt khác, dòng điện là dòng điện tích dịch chuyển có hướng và có công thức xác định bằng điện lượng chuyển qua một tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.
Với hạt electron, chuyển động tron đều quanh hạt nhân với tốc độ v. điện lượng chuyển qua trong 1 giây tỉ lệ với số lượt e chuyển động 1 vòng quanh hạt nhân.
Các quỹ đạo K, L, M, N ứng với các số thứ tự : n =1,2,3,4. Mà bán kính quỹ đạo được xác định là:
rn = n2.R0
Thay các giá trị với quỹ đạo L và quỹ đạo N vào biểu thức, lập tỉ số ta tìm được tỉ số:
Chiếu một chùm bức xạ đơn sắc vào catốt của tế bào quang điện, để triệt tiêu dòng quang điện thì hiệu điện thế hãm Uh = -1,48 V. Vận tốc ban đầu cực đại của quang êlectron là
8,2.105m/s
6,2.105m/s
7,2.105m/s
5,2.105m/s
Đáp án C
Phương pháp: sử dụng công thức Anhxtanh
Cách giải:
áp dụng công thức về hiệu điện thế hãm ta có:








