【高校物理】【光電効果】光電管の陰極にあてる光の強さと振動数を一定にして、陰極に対する陽極の電位Vと流れる光電流Iとの関係を調べると、図のようになった。電気素量をeとし、図中の記号を用いて、次の各問… - 質問解決D.B.(データベース)

【高校物理】【光電効果】光電管の陰極にあてる光の強さと振動数を一定にして、陰極に対する陽極の電位Vと流れる光電流Iとの関係を調べると、図のようになった。電気素量をeとし、図中の記号を用いて、次の各問…

問題文全文(内容文):
光電管の陰極にあてる光の強さと振動数を一定にして、陰極に対する陽極の電位Vと流れる光電流Iとの関係を調べると、図のようになった。電気素量をeとし、図中の記号を用いて、次の各問に答えよ。
(1) 陰極から飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値はいくらか。
(2) 電極の金属をより仕事関数が大きいものに変えると、Vmはどのようになるか。
(3) 陰極の金属をもとの金属にもどして、より大きな振動数の光を陰極にあてた。このとき、Vmはどのようになるか。
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単元: #物理#理科(高校生)#原子
教材: #中高教材#セミナー物理基礎・物理
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
光電管の陰極にあてる光の強さと振動数を一定にして、陰極に対する陽極の電位Vと流れる光電流Iとの関係を調べると、図のようになった。電気素量をeとし、図中の記号を用いて、次の各問に答えよ。
(1) 陰極から飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値はいくらか。
(2) 電極の金属をより仕事関数が大きいものに変えると、Vmはどのようになるか。
(3) 陰極の金属をもとの金属にもどして、より大きな振動数の光を陰極にあてた。このとき、Vmはどのようになるか。
投稿日:2025.06.23

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問題文全文(内容文):
<実験1>

(1)電熱線A~Cの3種類それぞれについて、
図1のように、電源装置と電熱線、電流計、 電圧計をつなぎ、電圧をいろいろに変えたときの
電熱線に流れる電流を測定した。

(2)図2は、ある電熱線で実験しているときの電流計のようすである。

(3)電熱線A~Cについて、電圧と電流の関係をグラフにしたところ、図3のようになった。

(4)電熱線AとCを直列につなぎ、$60V$の電圧を加えたとき、電流計の指針は$2A$を示した。

<実験2>

(1)抵抗の大きさが同じである抵抗D~Gを使って、図4、図5の回路をつくった。
図4、図5では、電源の電圧は同じである。

(2)図4、図5の回路に電流を流し、図5の回路のP点を流れる電流の大きさをはかったところ、
$x A$であった。

①図2の電流計が示している電流の大きさを読みとりなさい。
解答には単位も記号で書きなさい。

②実験1の(3)の結果から考えて、電熱線Aの抵抗の大きさと電熱線Cの抵抗の大きさの比を、
最も簡単な整数の比で求めなさい。

③実験1の結果から考えて、電熱線AとBを直列につなぎ、54Vの電源につないだとき、
電流計に流れる電流の大きさは何$A$か求めなさい。

④実験2の図4で、抵抗Dを流れている電流の大きさとして
最も適切なものを次のア~エから一つ選びなさい。

ア→$0.25x A$
イ→$0.5x A$
ウ→$x A$
エ→$2x A$

図は動画内参照
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長さ1.0m、断面積 5.0×10⁻⁷m² の円柱状の導体に、12V の電圧を加えると、2.0 Aの電流が流れた。次の各問に答えよ。
(1) 導体の抵抗はいくらか。また、抵抗率はいくらか。
(2) この導体と同じ材質を用いて、長さ 0.50m、断面積 1.0×10⁻⁶m² の導線をつくった。この導線の抵抗はいくらか。
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単元: #物理#理科(高校生)#原子
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問題文全文(内容文):
図のように,波長λのX線光子がx軸上を正の向きに進み,原点に静止している質量mの電子によって錯乱された。散乱後,X線光子は,x軸の負の向きに波長λ′となって進み,電子は,x軸の正の向きに速さvで進んだ。プランク定数をh,真空中の光速をcとする。
(1)波長λのⅩ線光子がもつエネルギーと運動量の大きさを,λ,h,cのうち必要な記号を用いてそれぞれ表せ。   
(2)x軸方向について,錯乱の前後での運動量保存の法則の式を表せ。
(3)錯乱の前後でのエネルギー保存の法則の式を示せ。
(4)(2),(3)の式からvを消去し,X線の波長の変化λ′-λを,m,c,hを用いて表せ。ただし,λ′-λはλやλ′に比べて十分に小さいとし,1/λ² + 1/λ'² ≒ 2/λλ'の関係を用いよ。
(5)錯乱X線の波長λ′は入射X線の波長λよりも長くなる。この理由を簡潔に説明せよ。
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