Hãy đăng ký thành viên để có thể dễ dàng hỏi bài, trao đổi, giao lưu và chia sẻ về kiến thức
  1. Thủ thuật: Nếu muốn tìm lời giải một câu vật lý trên Google, bạn hãy gõ: tanggiap + câu hỏi.
    Dismiss Notice

Nâng cao CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

Thảo luận trong 'Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử' bắt đầu bởi Tăng Giáp, 27/2/16.

  1. Tăng Giáp

    Tăng Giáp Administrator Thành viên BQT

    Tham gia ngày:
    16/11/14
    Bài viết:
    4,628
    Đã được thích:
    282
    Điểm thành tích:
    83
    Giới tính:
    Nam
    Kính chào thành viên.
    Như chúng ta biết, khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp vào kim loại làm Catot của tế bào quang điện sẽ làm bứt electron (gọi là hiện tượng quang điện). Với những bài toán như thế này thì các thành viên đã giải quyết đơn giản dựa vào bài đăng lần trước. Nếu bây giờ tôi đặt một hiệu điện thế U vào giữa hai bản Anot và Catot của tế bào quang điện thì những bài toán hiện tượng quang điện lại trở lên hay hơn. Nó hay hơn cũng đồng nghĩa sẽ gây khó khăn, gây phấn khích cho cho người học. Qua kinh nghiệm nhiều năm, tôi nhận thấy dạng bài này đã làm mất điểm của không ít học sinh, hỏi ra mới biết các em chưa hiểu thấu bản chất vật lí. Tránh nhầm lẫn, để học sinh đạt được kết quả cao khi gặp dạng này tôi xin trình bày một cách tiếp cận với dạng bài CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG:

    I. PHƯƠNG PHÁP
    Khi chiếu ánh sáng đơn sắc thích hợp vào catốt của tế bào quang điện sẽ làm bứt electron ( Electron mang điện tích q = 1,6.10$^{-19}$ C).
    Nếu ta đặt vào anot và catot một hiệu điện thế giữa: U$_{AK}$ < 0 ( Anot là bản âm và Catot là bản dương) thì electron sẽ bị giảm tốc ngay sau khi bứt ra. Như vậy có những khả năng sau xảy ra:

    • Khả năng 1: Electron bứt ra khỏi catot có vận tốc lớn nhất đến được Anot (lực cản điện trường chưa đủ mạnh). Vận tốc của nó ở Anot:
    $\frac{1}{2}mv_{{\rm{A}}\max }^2 - \frac{1}{2}mv_{k\max }^2 = - \left| {e{U_{AK}}} \right| \to v_{{\rm{A}}\max }^{} = \sqrt {v_{0\max }^2 - \frac{{2\left| {e{U_{AK}}} \right|}}{m}} .$

    Lưu ý:
    Nếu electron không đến được đối anot thì dòng quang diện I = 0 → Để triệt tiêu dòng quang điện bão hòa thì ta cần đặt vào anot và catot một hiệu điện thế hãm U$_{AK}$ = - U$_h$.

    • Khả năng 2: Electron bứt ra khỏi catot có vận tốc lớn nhất đến được Anot (lực cản điện trường đủ mạnh). Quãng đường tối đa electron đi được kể từ khi bứt ra khỏi catot:
    ${{\rm{W}}_{đ \left( 2 \right)}} - {{\rm{W}}_{đ \left( 1 \right)}} = {A_{can}} \to 0 - \frac{1}{2}mv_{k\max }^2 = - \left| e \right|E{d_{m{\rm{ax}}}} \to {d_{m{\rm{ax}}}} = \frac{{\frac{1}{2}mv_{k\max }^2}}{{\left| e \right|E}}$

    Nếu ta đặt vào anot và catot một hiệu điện thế giữa: U$_{AK}$ > 0 ( Anot là bản dương và Catot là bản âm) thì electron tăng tốc ngay sau khi bứt ra. Khi đó, chắc chắn electron sẽ đến được đối Anot. Vận tốc của electron ở Anot là
    $\frac{1}{2}mv_{{\rm{A}}\max }^2 - \frac{1}{2}mv_{k\max }^2 = \left| e \right|{U_{AK}} \to {v_{A\max }} = \sqrt {v_{k\max }^2 + \frac{{2\left| {e{U_{AK}}} \right|}}{m}} .$

    II. BÀI TẬP
    Câu 1.
    Động năng ban đầu cực đại của các eℓectrôn quang điện khi bứt ra khỏi catôt của một tế bào quang điện ℓà 2,065 eV. Biết vận tốc cực đại của các eℓectrôn quang điện khi tới anôt ℓà 2,909.10$^{6}$ m/s. Hiệu điện thế giữa anôt (A) và catôt (K) của tế bào quang điện ℓà
    A. U$_{AK}$ = - 24 V
    B. U$_{AK}$ = + 24 V
    C. U$_{AK}$ = - 22 V
    D. U$_{AK}$ = + 22 V
    Giải​
    Động năng của e khi tới đối Anot là ${{\rm{W}}_đ } = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.9,{1.10^{ - 31}}.2,{909.10^6}\left( J \right) = 24,065\left( {eV} \right) > 2,065\left( {eV} \right)$
    Vậy là e được tăng tốc trong điện trường nên U$_{AK}$ > 0. Áp dụng định lí biến thiên động năng: $\left| e \right|{U_{AK}} = {{\rm{W}}_đ } - {{\rm{W}}_{đ 0}} \to {U_{AK}} = + 22\left( V \right)$

    Câu 2.Khi chiếu vào catot của một tế bào quang điện bằng xeri một bức xạ λ, người ta thấy vận tốc của quang eℓectron cực đại tại anot ℓà 8.10$^5$ m/s nếu hiệu điện thế giữa anot và catot U$_{AK}$ = 1,2V. Hiệu điện thế hãm U$_h$ đối với bức xạ trên ℓà:
    A. 0,62V
    B. 1,2V
    C. 3,02 V
    D. 3,6V
    Giải​
    Động năng: ${{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = 2,{912.10^{ - 19}}\left( J \right) = 1,82\left( {eV} \right)$
    Do U$_{AK}$ = + 1,2 V → Anot sẽ là cực dương còn Catot sẽ là cực âm → e sẽ được tăng tốc trong điện trường: $\left\{ \begin{array}{l}
    {{\rm{W}}_d} - {{\rm{W}}_{d0}} = \left| e \right|{U_{AK}}\\
    {{\rm{W}}_d} = \left| e \right|{U_h}
    \end{array} \right. \to \left| e \right|{U_h} - {{\rm{W}}_{d0}} = \left| e \right|{U_{AK}} \to {U_h} = \frac{{\left| e \right|{U_{AK}} + {{\rm{W}}_{d0}}}}{{\left| e \right|}} = 3,02\left( V \right)$

    Câu 3.Chiếu bức xạ có bước sóng λ = 0,6 µm vào catot của 1 tế bào quang điện có công thoát A = 1,8 eV. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các electron quang điện và cho chúng bay vào một điện trường hướng từ A đến B sao cho U$_{AB}$ = - 10 V. Vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất của các electron khi tới B lần lượt là
    A. 18,75.10$^5$ m/s và 19,00.10$^5$ m/s.
    B. 16,75.10$^5$ m/s và 19,00.10$^5$ m/s.
    C. 16,75.10$^5$ m/s và 18,75.10$^5$ m/s.
    D. 18,75.10$^5$ m/s và 18,87.10$^5$ m/s.
    Giải​
    Do có hiện tượng quang điện nên: $\frac{{hc}}{\lambda } = A + {W_{đ 1}} \to {W_{đ 1}} = \frac{{hc}}{\lambda } - A$
    Khi electron electron bứt ra mà chúng bay vào điện trường hướng từ A đến B sao cho
    U$_{AB}$ = V$_{A}$ – V$_{B}$ = - 10 V → V$_{A}$ < V$_{B}$
    electron sẽ được tăng tốc vì B là bản dương. Khi đó electron có vận tốc lớn nhất ứng với khi nó bứt ra khỏi tấm kim loại cực đại và nó có vận tốc nhỏ nhất khi nó bứt ra với vận tốc ban đầu bằng không.
    • Electron cực đại:
    $\begin{array}{l}{W_{đ 2}} - {W_{đ 1}} = qU \to {W_{đ 2}} = qU + {W_{đ 1}} \to \frac{{m{v^2}}}{2} = qU + \frac{{hc}}{\lambda } - A\\ \to v = \sqrt {\frac{2}{m}\left( {qU + \frac{{hc}}{\lambda } - A} \right)} = {19.10^5}\left( {m/s} \right)\end{array}$
    • Electron cực tiểu là: ${W_{đ 2}} - 0 = qU \to {W_{đ 2}} = qU \to v = \sqrt {\frac{{2qU}}{m}} = 18,{75.10^5}\left( {m/s} \right)$

    Câu 4.Chiếu bức xạ điện từ có λ = 0,25μm vào catôt của tế bào quang điện có λ0 = 0,40μm. Hiệu điện thế là có U$_{AK}$ = 2V. Lấy h = 6,625.10$^{-35}$Js, c = 3.10$^{8}$m/s, e = 1,6.10$^{-19}$ C và m$_e$ = 9,1.10$^{-31}$ kg. Vận tốc cực đại của quang êlectrôn khi đến anôt là bao nhiêu?
    A. 5,252.10$^5$m/s
    B. 1,36.10$^{6}$m/s
    C. 8,56.10$^5$m/s
    D. 2,35.10$^{6}$m/s
    Giải​
    + Phương trình anhxtanh cho $\frac{{hc}}{\lambda } = A + \frac{1}{2}mv_{0\max }^2 \to v_{0\max }^2 = \frac{{2hc}}{m}\left( {\frac{{{\lambda _0} - \lambda }}{{\lambda .{\lambda _0}}}} \right) = 6,{5521968.10^{11}}{\left( {m/s} \right)^2}$
    + Do lực điện trường, êlectrôn sẽ chuyển động về phía anôt. Áp dụng định lý động năng:
    $\frac{1}{2}mv_{{\rm{A}}\max }^2 - \frac{1}{2}mv_{0\max }^2 = \left| e \right|{U_{AK}} \to v_{{\rm{A}}\max }^{} = \sqrt {v_{0\max }^2 + \frac{{2\left| e \right|}}{m}{U_{AK}}} = 1,{36.10^6}m/s$
    Chọn đáp án B)

    Câu 5.Một điện cực phẳng bằng nhôm được rọi bằng bức xạ tử ngoại có bước sóng λ = 83nm. Công thoát của nhôm là A = 6.10$^{-19}$J. Quang êlectrôn sau khi bứt ra khỏi điện tử bị một điện trường đều cản có E = 750V/m và có phương vuông góc với cực phẳng nhôm. Lấy h = 6,625.10$^{-35}$Js, c = 3.10$^{8}$m/s, e = 1,6.10$^{-19}$C. Quang êlectrôn có thể rời ra bề mặt điện cực một khoảng tối đa là bao nhiêu?
    A. 1,5cm
    B. 2,0cm
    C. 2,5cm
    D. 3,0cm
    Giải​
    $\frac{1}{2}mv_{}^2 - \frac{1}{2}mv_{0\max }^2 = {A_C} \to 0 - \frac{1}{2}mv_{0\max }^2 = - eE{d_{m{\rm{ax}}}} \to {d_{m{\rm{ax}}}} = \frac{{\frac{1}{2}mv_{0\max }^2}}{{eE}} = 1,5cm$

    Như vậy, tôi đã trình bày xong với các bạn dạng toán CHUYỂN ĐỘNG CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG. Rất mong sự góp ý từ các mem. Cảm ơn mọi người đã quan tâm!

    Bạn nào cần file pdf thì để lại email ở dưới nhé!
     
    Chỉnh sửa cuối: 27/2/16
  2. Songoku

    Songoku Mới đăng kí

    Tham gia ngày:
    16/2/16
    Bài viết:
    21
    Đã được thích:
    4
    Điểm thành tích:
    3
    Bài này là ví dụ... đủ thông minh để nhận ra là tốt rồi..
     
  3. Phạm Lê Minh

    Phạm Lê Minh Mới đăng kí

    Tham gia ngày:
    16/2/16
    Bài viết:
    14
    Đã được thích:
    1
    Điểm thành tích:
    1
    chương này mệt ghê.khó quá
     
  4. tuyetmai

    tuyetmai Mới đăng kí

    Tham gia ngày:
    30/4/16
    Bài viết:
    1
    Đã được thích:
    0
    Điểm thành tích:
    1
    Giới tính:
    Nữ
  5. diepan

    diepan Mới đăng kí

    Tham gia ngày:
    2/3/17
    Bài viết:
    1
    Đã được thích:
    0
    Điểm thành tích:
    1
    Giới tính:
    Nữ

Chia sẻ trang này