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Feuille d'activités de la leçon : Énergie cinétique des photoélectrons Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à calculer l'énergie cinétique maximale possible des électrons éjectés de la surface d'un métal sous l'effet photoélectrique.

Q1:

Une cathode en cuivre est placée dans une chambre à vide et soumise à un rayon laser, provoquant l'émission d'électrons à partir de la surface du métal. La lumière a une fréquence de 1,80×10 Hz. L'énergie cinétique maximale des électrons éjectés est de 2,80 eV. Quelle est le travail d'extraction du cuivre? On utilisera une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. On donnera la réponse arrondie au centième.

Q2:

Un morceau de plomb placé dans une chambre sous vide est éclairé par les rayons lumineux d’un laser, provoquant l’émission d’électrons à la surface du métal. Le plomb a un travail de sortie valant 4,25 eV. L'énergie cinétique maximale des électrons est 4,03 eV. Quelle est la fréquence de la lumière émise par le laser? On utilisera une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. On donnera la réponse en écriture scientifique arrondie au centième.

  • A3,68×10 Hz
  • B1,03×10 Hz
  • C5,31×10 Hz
  • D2,00×10 Hz
  • E9,73×10 Hz

Q3:

Une surface métallique polie contenue sous vide est éclairée par la lumière d'un laser, provoquant l'émission d'électrons par la surface du métal. La lumière a une fréquence de 2,00×10 Hz. La fonction de travail du métal est de 1,40 eV. Quelle est l'énergie cinétique maximale que les électrons peuvent avoir? Utilise une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en électron-volts.

Q4:

Un laser de 12,0 mW qui produit une lumière de 400 nm est utilisée pour illuminer la surface d'un bloc de sodium.

Combien d'énergie a chaque photon produit par le laser? Utilise une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse au centième près.

Combien de photons sont produits par le laser chaque seconde? Donne ta réponse en notation scientifique, au centième près.

  • A1,88×10
  • B6,25×10
  • C2,42×10
  • D2,26×10
  • E1,81×10

Le sodium a un niveau de travail d'extraction de 2,28 eV. Quelle est l'énergie cinétique maximale que les électrons éjectés du sodium peuvent avoir? Donne ta réponse au centième près.

Quelle est la vitesse d'un électron qui est éjecté avec l'énergie cinétique maximale? Donne ta réponse au kilomètre par seconde près.

Si tous les photons produits par le laser éjectent chacun un électron du sodium, quel est le courant total des photoélectrons? Utilise une valeur de 1,60×10 C pour la charge d'un électron. Donne ta réponse au centième près.

Q5:

Un laser de 20,0 mW qui produit une lumière de 250 nm est utilisée pour éclairer un bloc en argent. Cela provoque des éjections d'électrons par la surface du bloc. Si tous les photons produits par le laser éjectent chacun un électron de l'argent, quel sera le courant photoélectrique total? Sachant que l'argent a un travail de sortie de 4,26 eV. Utilise une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck et une valeur de 1,6×10 C pour la charge d'un électron. Donne ta réponse avec deux décimales.

Q6:

La figure montre un circuit électrique. Le circuit contient une anode et une cathode dans une enceinte sous vide. L'anode et la cathode sont connectées en série à un ampèremètre et à une batterie. La cathode est en nickel.

Un laser à longueurs d'onde réglable est utilisé pour éclairer la cathode en nickel. Lorsque la longueur d'onde de la lumière est plus courte que 248 nm, l'ampèremètre indique une lecture de 12,8 mA. Quel est le travail de sortie de nickel? Utilise une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse au centième près.

Au départ, le laser utilisé pour illuminer la cathode avait une puissance de sortie de 64 mW. Si cela était augmentée à 128 mW, quel serait le courant dans le circuit? Donne ta réponse à une décimale près.

Q7:

Le graphique montre l'énergie cinétique maximale des photoélectrons lorsque différents métaux sont éclairés par une lumière de différentes longueurs d'onde.

Quel métal a le travail de sortie le plus bas?

  • Auranium
  • Bsélénium
  • Csodium
  • Dzinc
  • Ecésium

Quel métal a le travail de sortie le plus élevé?

  • Auranium
  • Bzinc
  • Ccésium
  • Dsélénium
  • Esodium

Q8:

Un laser de longueur d'onde réglable est utilisé pour éclairer la surface d'un métal avec différentes longueurs d'onde de lumière. Lorsque la longueur d'onde de la lumière est inférieure à une certaine valeur, des électrons sont émis par la surface du métal. Le graphique montre l'énergie cinétique maximale des électrons émis en fonction de la longueur d'onde des photons.

Quelle est la longueur d'onde maximale du laser pour laquelle des électrons sont émis par la surface du métal?

Quelle est le travail de sortie du métal? Utilise une valeur de 4,14×10 eV⋅s pour la constante de Planck. Donne ta réponse en electron volts et à deux décimales près.

Q9:

Le graphique montre l'énergie cinétique maximale des photoélectrons émis par des métaux éclairés par de la lumière de différentes fréquences.

Quel métal a un travail de sortie le plus faible?

  • Aplatine
  • Bcalcium
  • Cbéryllium
  • Dcésium
  • Ealuminium

Quel métal a un travail de sortie le plus élevé?

  • Acésium
  • Bplatine
  • Ccalcium
  • Dbéryllium
  • Ealuminium

Q10:

Un laser à longueur d'onde réglable est utilisé pour éclairer la surface d'un métal avec de la lumière de différentes fréquences. Au-dessus d'une certaine fréquence, des électrons sont émis par la surface du métal. Le graphique montre l'énergie cinétique maximale des électrons émis en fonction de l'énergie des photons. Quelle est le travail de sortie du métal?

Cette leçon comprend 20 questions additionnelles et 12 variantes de questions additionnelles pour les abonnés.

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