Фізика 11 клас. Тема: Світлові кванти. Фізика атома
Мета даного тесту — перевірити, чи вміє учень:
¾ характеризувати природу світла, пояснювати суть корпускулярно-хвильового дуалізму;
¾ застосовувати квантові уявлення для пояснення процесів взаємодії світла з речовиною;
¾ виражати характеристики фотона через частоту і довжину хвилі світла;
¾ застосовувати закони фотоефекту;
¾ знаходити за допомогою рівняння Ейнштейна червону межу фотоефекту і кінетичну енергію фотоелектронів;
¾ застосовувати квантові уявлення для пояснення принципу дії фотоелементів;
¾ застосовувати квантові представлення для пояснення тиску світла, хімічної дії світла;
¾ використовувати ядерну модель атома і постулати Бора для пояснення стійкості атомів і походження лінійчатих спектрів;
¾ характеризувати практичні застосування спектрального аналізу, фотоелементів.
Варіант 1
Довідкові дані, необхідні для виконання завдань,
наведено в кінці книжки.
1. В атомі літію три електрони. Виберіть правильне твердження.
–А. Атом літію має негативний заряд.
–Б. Атом літію має позитивний заряд.
+В. Заряд ядра атома більше 4 × 10–19 Кл.
–Г. Розміри ядра атома порівняні з розмірами атома.
2. Виберіть із указаних явищ те, що доводить хвильову природу світла.
–А. Фотоефект.
+Б. Дифракція світла.
–В. Прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі.
–Г. Відбивання світла.
3. Частота світла, яке падає на поверхню тіла, дорівнює n. Виберіть правильне твердження.
–А. Тіло може поглинути енергію 5,3hn.
–Б. Тіло може поглинути енергію 1,5hn.
–В. Енергія фотона прямо пропорційна до довжини хвилі світла.
+Г. Енергія електрона, який поглинув фотон, зростає на величину hn.
4. Довжина хвилі світла дорівнює 600 нм. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Енергія фотона менше 3 × 10–19 Дж.
+Б. Чим менша довжина світлової хвилі, тим більша енергія фотона.
–В. Імпульс фотона більше 2 × 10–27 кг × м/с.
+Г. Енергія фотонів інфрачервоного випромінювання менша,
ніж енергія фотонів видимого світла.
5. У сучасній техніці широко використовують фотоелементи. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. У фотоелементі світлова енергія перетворюється на енергію електричного струму.
–Б. У вакуумному фотоелементі світло вириває електрони з анода.
+В. Фотоелементи входять до складу фотореле.
+Г. Фотоелементи використовують у сонячних батареях.
6. При освітленні катода вакуумного фотоелемента монохроматичним світлом з катода вилітають фотоелектрони. Інтенсивність світлового потоку збільшили в 2 рази. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Кількість фотоелектронів, які вириває світло за 1 с, не змінилася.
–Б. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів збільшилася.
–В. Максимальна швидкість фотоелектронів збільшилася.
–Г. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежить
від частоти падаючого світла.
7. Довжина хвилі лазерного випромінювання дорівнює 410 нм, потужність випромінювання 2 мВт. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Імпульс кожного фотона, що випромінюється, більше 2 × 10-27 кг × м/с.
+Б. Енергія кожного фотона, що випромінюється, менше 6 × 10-19 Дж.
–В. Щосекунди лазер випромінює більше 5 × 1015 фотонів.
+Г. Даний лазер випромінює видиме світло.
8. Червона межа фотоефекту для вольфраму 275 нм. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Робота виходу електронів з вольфраму менше 5 еВ.
–Б. При дії випромінювання з частотою 1014 Гц у вольфрамі виникає фотоефект.
–В. Якщо довжина хвилі випромінювання, що падає на вольфрам, дорівнює 180 нм, максимальна кінетична енергія фотоелектронів більше 3 еВ.
–Г. Чим більша частота випромінювання, тим менша максимальна швидкість фотоелектронів.
9. На рисунку показано три нижні енергетичні рівні деякого атома. Стрілки відповідають переходам між рівнями. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. При переході 1 відбувається випромінювання фотона.
+Б. При переході 2 відбувається поглинання фотона.
+В. На нижньому енергетичному рівні атом може знаходитися
необмежено довго.
+Г. Виконується співвідношення n5 = n3 – n4.
10. На рисунку наведено графіки залежності затримуючої напруги від частоти падаючого світла для двох різних вакуумних фотоелементів. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Робота виходу електронів для катода 1 більша, ніж для катода 2.
+Б. Робота виходу електронів з катода 1 більше 1,5 еВ.
–В. Енергія фотонів падаючого випромінювання, що відповідає точці C на графіку, менше 7 еВ.
–Г. Точці C на графіку відповідає напруга, менша 5 В.
11. Енергія атома водню в незбудженому стані E0 = –13,55 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Для переходу з першого енергетичного рівня на другий атом має поглинути енергію, меншу 10 еВ.
+Б. При переході з четвертого енергетичного рівня на другий випромінюється фотон з енергією 
–В. Одна зі спектральних ліній водню відповідає частоті 4 × 1015 Гц.
+Г. Поглинання фотона з частотою 5 × 1015 Гц приведе до іонізації атома.
12. Вертикальний світловий пучок падає на горизонтальну дзеркальну поверхню і здійснює на неї тиск 30 мкПа. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Якщо закоптити поверхню, тиск світла стане менше 10 мкПа.
+Б. Якщо покрити поверхню білою фарбою, тиск світла на неї буде більше 15 мкПа.
+В. Якщо світло буде падати на поверхню похило, його тиск зменшиться.
–Г. Енергія фотонів відбитого світла менша, ніж енергія фотонів світла, що падає на поверхню.
Варіант 2
Довідкові дані, необхідні для виконання завдань,
наведено в кінці книжки.
1. Частота випромінюваного лазером світла дорівнює n. Виберіть правильне твердження.
–А. Деякі світлові кванти мають енергію hn/2.
+Б. Енергія кванта прямо пропорційна до частоти світла.
–В. Корпускулярна теорія дозволяє пояснити інтерференцію світла.
–Г. Корпускулярна теорія дозволяє пояснити поляризацію світла.
2. Заряд ядра атома гелію дорівнює 3,2 × 10–19 Кл. Виберіть правильне твердження.
–А. Атом гелію має позитивний заряд.
+Б. Практично вся маса атома зосереджена в ядрі.
–В. В атомі гелію 4 електрони.
–Г. Маса ядра атома набагато менша, ніж маса атома.
3. Серед наведених тверджень щодо природи світла виберіть правильне.
–А. Закони фотоефекта можна пояснити на основі хвильової теорії.
–Б. Дифракцію світла можна пояснити на основі корпускулярної теорії.
+В. Поляризацію світла можна пояснити на основі хвильової теорії.
–Г. Відповідно до теорії Бора атоми випромінюють світло безперервно.
4. Негативно заряджена цинкова пластина втрачає свій заряд при освітленні світлом дугового розряду. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. З поверхні пластини вилітають електрони.
–Б. Якщо пластину закрити непрозорим екраном, заряд пластини буде продовжувати зменшуватися.
+В. Чим більша інтенсивність випромінювання, тим швидше розряджається пластина.
–Г. Якби заряд пластини був позитивним, освітлення також призводило б до зменшення заряду.
5. Імпульс фотона дорівнює 1,3 × 10–27 кг × м/с. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Довжина хвилі випромінювання менше 450 нм.
–Б. Частота випромінювання більше 7 × 1014 Гц.
–В. Імпульс фотона тим більший, чим менша частота випромінювання.
+Г. Енергія фотона тим більша, чим більший його імпульс.
6. Для виявлення домішок у різних матеріалах застосовують спектральний аналіз. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Для одержання лінійчатого спектра необхідно перевести речовину в атомарний стан.
+Б. Спектральний аналіз набагато чутливіший, ніж хімічний.
+В. Спектральний аналіз можна проводити за спектрами поглинання.
–Г. Атоми різних елементів можуть мати однакові лінійчаті спектри.
7. На рисунку показано чотири нижні енергетичні рівні деякого атома. Стрілки відповідають переходам між рівнями; ni — частота фотона, який випромінюється чи поглинається при переході. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. При переході 1 відбувається поглинання фотона.
–Б. При переході 3 відбувається поглинання фотона.
–В. Частота n3 — найбільша з усіх частот ni.
+Г. Виконується співвідношення n4 = n2 + n5 + n6.
8. Рентгенівська трубка працює під напругою 30 кВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Рентгенівські кванти народжуються при розгоні електронів електричним полем.
+Б. Частота найбільш «жорсткого» випромінювання трубки більше 6 × 1018 Гц.
–В. Частота найбільш «жорсткого» випромінювання трубки менше 6,5 × 1018 Гц.
+Г. Якщо потужність випромінювання трубки дорівнює 50 Вт, щосекунди випромінюється менше 2 × 1016 фотонів найбільш «жорсткого» випромінювання.
9. На поверхню пластинки з калію падає світло з довжиною хвилі 0,4 мкм. Робота виходу електронів з калію дорівнює 2,2 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Якщо б енергія фотонів, що падають, дорівнювала 2 еВ,
то виникав би фотоефект.
–Б. Енергія фотонів падаючого світла менше 2,5 еВ.
–В. Максимальна швидкість фотоелектронів більше 700 км/с.
–Г. Якщо збільшити інтенсивність світла, максимальна кінетична енергія фотоелектронів збільшиться.
10. Вертикальний світловий пучок падає на горизонтальну поверхню, що складається з чорних і дзеркальних ділянок. Тиск світла на чорні ділянки дорівнює 2 мкПа. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Тиск світла на дзеркальні ділянки більше 2 мкПа.
+Б. Тиск світла на дзеркальні ділянки дорівнює 4 мкПа.
–В. Чим більший кут падіння світла, тим більший тиск на поверхню.
+Г. Енергія світла, що падає за 1 с на 1 см2 поверхні, дорівнює 60 мДж.
11. На рисунку показано вольт-амперну характеристику вакуумного фотоелемента, на катод якого падає випромінювання з довжиною хвилі 300 нм. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Червона межа фотоефекту менше 200 нм.
+Б. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів більше 1 еВ.
+В. Якщо інтенсивність випромінювання зменшити в 2 рази, струм насичення стане менше 0,4 мкА.
–Г. Випромінювання частотою 5 × 1014 Гц може виривати електрони
з поверхні катода даного фотоелемента.
12. Енергія атома водню в незбудженому стані
E0 = –13,55 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. При переході з третього енергетичного рівня на другий випромінюється фотон з енергією, більшою 
–Б. Перехід із другого енергетичного рівня на третій може бути викликано поглинанням фотона з будь-якою енергією, більшою 
–В. Атом, що знаходиться в основному стані, може поглинути фотон, частота якого дорівнює 2 × 1015 Гц.
–Г. Атом безперервно випромінює в усіх станах, крім основного.
Варіант 3
Довідкові дані, необхідні для виконання завдань,
наведено в кінці книжки.
1. В атомі алюмінію 13 електронів. Виберіть правильне твердження.
–А. Заряд ядра атома негативний.
–Б. Заряд ядра атома алюмінію менше 1,6 × 10–18 Кл.
+В. Атом алюмінію електрично нейтральний.
–Г. Маса електронів складає більше половини від маси атома.
2. Виберіть з наведених явищ те, у якому виявляються квантові властивості світла.
–А. Інтерференція світла.
–Б. Дисперсія світла.
–В. Заломлення світла.
+Г. Фотоефект.
3. Учень спостерігає явище дифракції світла, розглядаючи лампочку крізь капронову тканину. Виберіть правильне твердження.
+А. Лампочка випромінює світло окремими квантами.
–Б. Корпускулярні властивості світла спостерігаються тільки
при його поширенні.
–В. Хвильові властивості світла спостерігаються тільки
при фотоефекті.
–Г. Корпускулярна теорія пояснює дифракцію світла.
4. Частота світлової хвилі дорівнює 6 × 1014 Гц. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Довжина хвилі більше 0,7 мкм.
+Б. Енергія фотона менше 5 × 10–19 Дж.
+В. Чим більша частота світла, тим більший імпульс фотона.
+Г. Імпульс фотонів рентгенівського випромінювання більший,
ніж імпульс фотонів даного випромінювання.
5. Фотоелементи входять до складу багатьох пристроїв. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Фотоелемент перетворює електричний сигнал на світловий.
+Б. Фотоелемент практично миттєво реагує на зміну освітленості.
–В. Сила струму у вакуумному фотоелементі тим більша, чим менша освітленість катода.
+Г. У вакуумних фотоелементах електрони рухаються від катода
до анода.
6. При освітленні негативно зарядженої металевої пластинки монохроматичним світлом спостерігається фотоефект. Довжину хвилі світла зменшили в 1,5 раза. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Енергія фотонів, що падають на пластинку, зменшилася.
–Б. Максимальна швидкість фотоелектронів зменшилася в 1,5 раза.
–В. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів зменшилася.
–Г. Якщо джерело світла відсунути далі від пластинки, максимальна кінетична енергія фотоелектронів зменшиться.
7. Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 0,1 мкм падає на вольфрамову пластинку. Робота виходу електронів з вольфраму дорівнює 4,5 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Якщо зменшити інтенсивність випромінювання, максимальна енергія фотоелектронів зменшиться.
+Б. Енергія фотона падаючого випромінювання більше 10 еВ.
+В. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів більше 5 еВ.
+Г. Якщо частота випромінювання була би більшою 1,5 × 1015 Гц, то воно викликало би фотоефект у вольфрамі.
8. На рисунку показано три нижні енергетичні рівні деякого атома. Стрілки відповідають переходам між рівнями; ni — частота фотона, який випромінюється чи поглинається при переході. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. При переході 3 відбувається поглинання фотона.
+Б. При переході 1 відбувається поглинання фотона.
+В. Виконується співвідношення n4 = n3 – n2.
–Г. Частота n5 більша, ніж частоти, що відповідають іншим переходам.
9. Потужність випромінюваного лампою світла дорівнює 20 Вт. Вважаючи, що довжина хвилі світла дорівнює 600 нм, позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Енергія кожного фотона, що випромінюється, менше 2 еВ.
–Б. Щосекунди лампа випромінює більше 8 × 1019 фотонів.
–В. Енергія фотонів, що випромінюються, менша, ніж енергія фотонів інфрачервоного випромінювання.
–Г. Імпульс фотонів, що випромінюються, більший, ніж імпульс фотонів ультрафіолетового випромінювання.
10. На рисунку показано графік залежності максимальної кінетичної енергії фотоелектронів Eк від частоти n падаючого на поверхню металу випромінювання. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Фотоефект можливий при частоті падаючого випромінювання 4 × 1014 Гц.
–Б. Робота виходу електронів з металу більше 1 еВ.
+В. Червоній межі фотоефекту відповідає точка перетинання графіка з віссю абсцис.
–Г. Точці C на графіку відповідає енергія, менша 2 еВ.
11. Енергія атома водню в незбудженому стані E0 = –13,55 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. При переході з четвертого енергетичного рівня на третій випромінюється фотон з енергією, меншою 
–Б. При переході з четвертого енергетичного рівня на третій випромінюється фотон з енергією, меншою 
–В. Лінійчатий спектр випромінюють молекули водню.
+Г. Перехід між першим і другим енергетичними рівнями відповідає спектральній лінії з довжиною хвилі, більшою 100 нм.
12. Вертикальний світловий пучок падає на горизонтальну чорну пластину і давить на пластину з силою 8 мкН. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Енергія світла, що падає на пластину за 1 с, дорівнює 2,4 кДж.
–Б. Якщо половину пластини оклеїти білою плівкою, сила тиску світла збільшиться в 2 рази.
+В. Якщо половину пластини оклеїти дзеркальною плівкою, сила тиску світла збільшиться в 1,5 раза.
+Г. Якщо кут падіння світла збільшити, світловий тиск зменшиться.
Варіант 4
Довідкові дані, необхідні для виконання завдань,
наведено в кінці книжки.
1. На тонку плівку падає світло, частота якого дорівнює n. Виберіть правильне твердження.
–А. Усі фотони відбиваються від плівки.
–Б. Корпускулярна теорія дозволяє пояснити інтерференцію світла в тонких плівках.
–В. Плівка може поглинути енергію світла, що дорівнює hn/4.
+Г. Плівка може поглинути енергію світла, що дорівнює 4hn.
2. Заряд ядра атома неону дорівнює 1,6 × 10–18 Кл. Виберіть правильне твердження.
+А. В атомі неону 10 електронів.
–Б. Маса ядра атома менша, ніж маса електронів.
–В. Атом неону має позитивний заряд.
–Г. Радіус ядра атома більший за половину радіуса атома.
3. Світло виявляє як хвильові, так і корпускулярні властивості. Виберіть із наведених нижче тверджень правильне.
–А. Дисперсія світла свідчить про його корпускулярну природу.
–Б. Інтерференція світла свідчить про його корпускулярну природу.
–В. Існування червоної межі фотоефекту можна пояснити на основі хвильової теорії.
+Г. Відповідно до теорії Бора атоми випромінюють світло окремими квантами.
4. При освітленні пластинки зеленим світлом спостерігається фотоефект. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Ультрафіолетове опромінення пластинки викликає фотоефект.
+Б. Якщо освітити пластинку синім світлом, максимальна кінетична енергія фотоелектронів збільшиться.
–В. Якщо збільшити інтенсивність зеленого світла, максимальна кінетична енергія фотоелектронів збільшиться.
–Г. Якщо освітити пластинку фіолетовим світлом, фотоефект не виникне.
5. Енергія фотона дорівнює 4,5 × 10–19 Дж. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Частота випромінювання більше 8 × 1014 Гц.
+Б. Довжина хвилі випромінювання менше 600 нм.
+В. Імпульс фотона тим більший, чим більша енергія цього фотона.
+Г. Енергія фотона обернено пропорційна до довжини хвилі випромінювання.
6. У випромінюванні розрідженого одноатомного газу, що знаходиться при високій температурі, присутнє світло
з довжиною хвилі 550 нм. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Спектр випромінювання одноатомного газу є неперервним.
–Б. Якщо газ охолодити, він буде добре пропускати світло з довжиною хвилі 550 нм.
+В. Спектр поглинання газу лінійчатий.
+Г. Якщо газ конденсується, спектр поглинання стане неперервним.
7. На рисунку показано чотири нижні енергетичні рівні деякого атома. Стрілки відповідають переходам між рівнями; ni — частота фотона, який випромінюється чи поглинається при переході. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. При переході 2 відбувається випромінювання фотона.
–Б. При переході 4 відбувається випромінювання фотона.
–В. Виконується співвідношення n3 = n1 – n4.
–Г. Частота n5 — найменша з усіх частот ni.
8. Рентгенівська трубка працює під напругою 40 кВ при силі струму 1 мА. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. Рентгенівські кванти випромінюються при ударах електронів об анод.
+Б. Частота найбільш «жорсткого» випромінювання трубки більше 9 × 1018 Гц.
+В. Частота найбільш «жорсткого» випромінювання трубки менше 1,5 × 1019 Гц.
–Г. Трубка щосекунди випромінює більше 1016 фотонів найбільш «жорсткого» випромінювання.
9. Випромінювання з частотою 1015 Гц падає на поверхню оксиду барію. Робота виходу електронів з оксиду барію дорівнює 1 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Червона межа фотоефекту для оксиду барію менше 200 нм.
+Б. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів більше 3 еВ.
–В. Якщо частоту падаючого випромінювання зменшити, максимальна швидкість фотоелектронів збільшиться.
–Г. Якщо інтенсивність падаючого випромінювання збільшити, максимальна швидкість фотоелектронів також збільшиться.
10. Вертикальний світловий пучок падає на горизонтальну дзеркальну поверхню. Густина потоку випромінювання дорівнює 3 кВт/м2. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
+А. При взаємодії світла з речовиною виконується закон збереження імпульсу.
+Б. Тиск світла на поверхню дорівнює 20 мкПа.
–В. Якщо замінити дзеркальну поверхню на білу, тиск світла залишиться таким самим.
+Г. Якщо замінити дзеркальну поверхню на чорну, тиск світла зменшиться в 2 рази.
11. На рисунку показано дві вольт-амперні характеристики одного вакуумного фотоелемента. Крива 1 відповідає опроміненню катода світлом з частотою 5 × 1014 Гц. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Крива 2 відповідає частоті падаючого випромінювання,
меншій 2 × 1014 Гц.
+Б. Даний фотоелемент може реєструвати випромінювання
з частотою 2 × 1014 Гц.
–В. Інтенсивність випромінювання у випадку 2 можна змінити так, що криві 1 і 2 збігуться.
+Г. Робота виходу електронів з катода менше 0,8 еВ.
12. Енергія атома водню в незбудженому стані E0 = –13,55 еВ. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.
–А. Атом, що знаходиться в основному стані, може випроменити фотон.
–Б. Атом, що знаходиться на третьому енергетичному рівні, може поглинути квант випромінювання з частотою 1,4 × 1014 Гц.
+В. Поглинувши фотон з енергією 
атом може перейти
з першого енергетичного рівня на п’ятий.
–Г. Поглинувши фотон з енергією 
атом може перейти
з першого енергетичного рівня на четвертий.