第1講　光電效應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)　氫原子光譜 練習(xí)

1、.配餐作業(yè)光電效應(yīng)原子構(gòu)造氫原子光譜A組·根底穩(wěn)固題1關(guān)于光電效應(yīng)，以下表述正確的選項(xiàng)是A光照時(shí)間越長(zhǎng)，光電流越大B入射光頻率大于極限頻率時(shí)就能產(chǎn)生光電子C入射光足夠強(qiáng)，就可以有光電流D不同的金屬逸出功都是一樣的解析光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，與光照射的時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率，故B項(xiàng)正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，入射光足夠強(qiáng)，不一定能產(chǎn)生光電流，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；不同的金屬逸出功是不同的，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B2盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子構(gòu)造，正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是圖中的ABCD.解析此題考察學(xué)生對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的定

2、性認(rèn)識(shí)。由教材中講述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，只有D項(xiàng)符合題意。答案D3關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，以下說法不正確的選項(xiàng)是A不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，而單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯。而宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有

3、波粒二象性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D4多項(xiàng)選擇用極微弱的可見光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖像，那么A圖像甲說明光具有粒子性B圖像乙說明光具有波動(dòng)性C用紫外線觀察不到類似的圖像D實(shí)驗(yàn)說明光是一種概率波解析圖像甲曝光時(shí)間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性。圖像乙曝光時(shí)間長(zhǎng)，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動(dòng)性，故A、B項(xiàng)正確；同時(shí)也說明光波是一種概率波，故D項(xiàng)也正確；紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)一樣，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案ABD5用波長(zhǎng)為2.0×107m的紫外線照射鎢的外表，釋放出來的光電子中最大的動(dòng)能是4.7×1019J。由此可知，鎢的極限頻率

4、是普朗克常量h6.63×1034 J·s，光速c3.0×108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字A5.5×1014HzB7.9×1014HzC9.8×1014Hz D1.2×1015Hz解析此題考察光電效應(yīng)方程，意在考察考生對(duì)光電效應(yīng)方程EkhW逸的理解，并能應(yīng)用光電效應(yīng)方程求解極限頻率。由光電效應(yīng)方程EkhW逸，而W逸h0，所以鎢的極限頻率07.9×1014Hz，B項(xiàng)正確。答案B6多項(xiàng)選擇在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光侵占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上。假設(shè)如今只讓一個(gè)光子通過單縫，那么該光子A一定落在中央亮紋處B可

5、能落在其他亮紋處C不可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大解析根據(jù)概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處是不可確定的。當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，故B項(xiàng)正確；因落在中央亮條紋的光侵占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上，故讓一個(gè)光子通過單縫，落在中央亮條紋的可能性最大，故D項(xiàng)正確。答案BD7現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為abc123。當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，假設(shè)改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)A能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為EkB能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為E

6、kC能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為EkD由于c光束光子能量較小，該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)解析對(duì)a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有WEk，WEk，由以上兩式可得Ek，WEk。當(dāng)改用c光速照射該金屬板時(shí)WEkEkEk，故B項(xiàng)正確。答案B82019·北京2019年年初，我國(guó)研制的“大連光源極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm1 nm109 m附近連續(xù)可調(diào)的世界上個(gè)最強(qiáng)的極紫外激光脈沖，大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，可以電離一個(gè)

7、分子的能量約為取普朗克常量h6.6×1034 J·s，真空光速c3×108 m/sA1021 J B1018 JC1015 J D1012 J解析一個(gè)處于極紫外波段的光子的能量為Eh2×1018 J，由題意可知，光子的能量應(yīng)比電離一個(gè)分子的能量稍大，因此數(shù)量級(jí)必須一樣，故B項(xiàng)正確。答案B9如圖甲所示是研究光電效應(yīng)的電路圖。某同學(xué)利用該裝置在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓UAK的關(guān)系曲線甲光、乙光、丙光，如圖乙所示。那么以下說法正確的選項(xiàng)是A甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能一定小于丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能B單位時(shí)間內(nèi)甲光照射

8、光電管發(fā)出光電子比乙光的少C用強(qiáng)度一樣的甲、丙光照射該光電管，那么單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等D對(duì)于不同種金屬，假設(shè)照射光頻率不變，那么逸出光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功為線性關(guān)系解析當(dāng)光照射到K極時(shí)，假如入射光的頻率足夠大大于K極金屬的極限頻率，就會(huì)從K極發(fā)出光電子。當(dāng)反向電壓增加到某一值時(shí)，電流表A中電流就會(huì)變?yōu)榱?，此時(shí)meveUc，式中vc表示光電子的最大初速度，e為電子的電荷量，Uc為遏止電壓，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知丙光的最大初動(dòng)能較大，故丙光的頻率較大，但丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能不一定比甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于甲、乙兩束頻率一樣的光來說，入

9、射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)甲、丙兩束不同頻率的光來說，光強(qiáng)一樣是單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等，由于丙光的光子頻率較高，每個(gè)光子的能量較大，所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)就較少，所以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)就較少，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于不同金屬，假設(shè)照射光頻率不變，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW，知Ek與金屬的逸出功為線性關(guān)系，故D項(xiàng)正確。答案D【解題技巧】根據(jù)遏止電壓的大小比較電子的最大初動(dòng)能，結(jié)合光電效應(yīng)方程比較入射光的頻率。根據(jù)飽和光電流的大小比較光的強(qiáng)度。B組·才能提升題10如下圖，N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池

10、兩極相連，各電池的極性和電動(dòng)勢(shì)在圖中標(biāo)出。鎢的逸出功為4.5 eV?，F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板各光子的能量在圖上標(biāo)出。那么，以下圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是ABCD解析由光電效應(yīng)方程知，假設(shè)有光電效應(yīng)發(fā)生，入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率，不能，發(fā)生光電效應(yīng)；所加電壓為正向電壓，只要有光電子逸出，電子就能到達(dá)M金屬網(wǎng)，可以；所加電壓為反向電壓，由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程知，入射光的能量為8 eV時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為3.5 eV，反向電壓必須小于3.5 eV才有光電子到達(dá)M金屬網(wǎng)，故可以，不能。由上分析知C項(xiàng)對(duì)。答案C11多項(xiàng)選擇如下圖是氫原子的能級(jí)圖，大量處于n5激發(fā)態(tài)的氫原子向低

11、能級(jí)躍遷時(shí)，一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，那么A10種光子中波長(zhǎng)最短的是n5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的B10種光子中有4種屬于萊曼系C使n5能級(jí)的氫原子電離至少需要0.85 eV的能量D從n2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)釋放光子的能量解析n5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生光子的能量最大，根據(jù)E知，波長(zhǎng)最短，故A項(xiàng)正確；萊曼系是指氫原子由高能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，10種光子中4種屬于萊曼系，所以B項(xiàng)正確；n5能級(jí)的氫原子具有的能量為0.54 eV，故要使其發(fā)生電離能量變?yōu)?，至少需要的能量為0.54 eV，故C

12、項(xiàng)錯(cuò)誤；從n2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為13.6 eV3.4 eV10.2 eV，從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)釋放的光子能量為3.4 eV1.51 eV1.89 eV<10.2 eV，顯然兩者不相等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AB12子與氫原子核質(zhì)子構(gòu)成的原子稱為氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n2能級(jí)的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為1、2、3、4、5和6的光子，且頻率依次增大，那么E等于Ah31 Bh31Ch3Dh4解析氫原子吸收光子后，能發(fā)出六種頻率的光，說明氫原子是從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，那么吸收的光子的能量

13、為EE4E2，E4E2恰好對(duì)應(yīng)著頻率為3的光子，故光子的能量為h3。答案C13多項(xiàng)選擇如下圖，這是一個(gè)研究光電效應(yīng)的電路圖，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是A只調(diào)換電源的極性，挪動(dòng)滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值B保持光照條件不變，滑片P向右滑動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)可能一直增大C不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會(huì)增大D陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時(shí)間才會(huì)有光電流解析當(dāng)只調(diào)換電源的極性時(shí)，電子從K到A減速運(yùn)動(dòng)，到A恰好速度為零時(shí)對(duì)應(yīng)電壓為遏止電壓，所以A項(xiàng)正確；當(dāng)其他條件不變，P向右滑動(dòng)，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運(yùn)動(dòng)更快，由I得電流表讀數(shù)變大，當(dāng)?shù)?/p>

14、達(dá)飽和光電流后，電流表示數(shù)不再增加，B項(xiàng)錯(cuò)誤；只增大入射光束強(qiáng)度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項(xiàng)正確；因?yàn)楣怆娦?yīng)的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預(yù)熱，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AC14多項(xiàng)選擇某同學(xué)采用如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓，根據(jù)遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能Ekm?，F(xiàn)分別用頻率為1和2的單色光照射陰極，測(cè)量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，那么以下關(guān)系式

15、正確的選項(xiàng)是A用頻率為1的光照射時(shí)，光電子的最大初速度vm1B陰極K金屬的逸出功W0h1eU1C陰極K金屬的極限頻率cD普朗克常數(shù)h解析光電子在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得eU10mv，那么得光電子的最大初速度vm1，故A項(xiàng)正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得h1eU1W0，h2eU2W0，得金屬的逸出功W0h1eU1，聯(lián)立得h，故B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極K金屬的極限頻率c，故C項(xiàng)正確。答案ABC15氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r10.53×1010 m，能量E113.6 eV。求氫原子處于基態(tài)時(shí)：1電子的動(dòng)能。2原子的電勢(shì)能。3用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離。解析1設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1，那么k·，故電子動(dòng)能Ek1mv eV13.6 eV。2E1Ek1Ep1，故Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV。3設(shè)用波長(zhǎng)的光照射可使氫原子電離：0E1， m0.914 1×107 m。答案113.6 eV227.2 eV30.914 1×107 m16氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E113.6 eV，當(dāng)處于n3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能