高中人教物理選擇性必修二專(zhuān)題16 光電效應(yīng)和原子結(jié)構(gòu)-教師版

1、專(zhuān)題16 光電效應(yīng)和原子結(jié)構(gòu)（教師版）一、目標(biāo)要求目標(biāo)要求重、難點(diǎn)光電效應(yīng)重難點(diǎn)康普頓效應(yīng)原子的核式結(jié)構(gòu)模型重點(diǎn)氫原子光譜與玻爾氫原子模型重點(diǎn)二、知識(shí)點(diǎn)解析1光電效應(yīng)(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象：光照射在金屬板上，金屬板表面有電子逸出的現(xiàn)象，把這種電子叫做光電子；(2)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程愛(ài)因斯坦認(rèn)為，光是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成，頻率為的光的能量子為h，h為普朗克常量，這些能量子稱(chēng)為光子光電效應(yīng)中，金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得能量，其中一部分用于克服金屬原子引力做功，剩下的能量表現(xiàn)為光電子的初動(dòng)能Ek：其中W0稱(chēng)為金屬的逸出功，是使電子脫離金屬原子束縛所需做功的最小值，不同金屬的逸出功不相同(3)光

2、電效應(yīng)的規(guī)律：如圖1所示圖1飽和電流逐漸增大兩板之間的電壓，電流表示數(shù)開(kāi)始時(shí)逐漸增大，后保持不變，說(shuō)明單位時(shí)間從K板逸出的電子個(gè)數(shù)是確定的；光電流的最大值稱(chēng)為飽和電流；入射光的光照強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生光電效應(yīng)的光電子數(shù)目越多，飽和光電流越大； 遏止電壓設(shè)光電子逸出時(shí)的初速度為v0，改變兩極板的電性，使光電子逸出后做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電流表示數(shù)恰好為零時(shí)，兩極板間的電壓稱(chēng)為遏止電壓，用Uc表示：可見(jiàn)遏止電壓與入射光的頻率和金屬種類(lèi)有關(guān)，與入射光的光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)；光電流與電壓的關(guān)系如圖2所示：圖2截止頻率（極限頻率）只有入射光的頻率超過(guò)某一極限值時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，這個(gè)極限值稱(chēng)為入射光的截止頻率0；令

3、Ek=0，即0=h0W0，解得，可見(jiàn)截止頻率與金屬的種類(lèi)有關(guān)；若某頻率的光照射金屬板時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，則無(wú)論怎樣增大光照強(qiáng)度都不能使金屬逸出光電子；而若某頻率的光能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，極微弱的光照強(qiáng)度也能產(chǎn)生光電子瞬時(shí)性：當(dāng)入射光的頻率超過(guò)截止頻率，無(wú)論入射光光照強(qiáng)度如何，從照射到逸出光電子的時(shí)間不超過(guò)10-9s，即光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的2康普頓效應(yīng)(1)光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，從而使得傳播方向發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的散射；(2)康普頓效應(yīng)：美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分散射光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)了，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，康普頓提出，光子除了具有能量=h外，同時(shí)具有

4、動(dòng)量p，如圖3所示；圖3光子的動(dòng)量為：康普頓效應(yīng)中，光子與晶體中的電子發(fā)生碰撞，將一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，從而光子的動(dòng)量減小，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)增大3原子結(jié)構(gòu)(1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家JJ湯姆孫認(rèn)為陰極射線是一種帶電粒子流，并在1897年測(cè)定了組成陰極射線的粒子的比荷，并將其命名為電子(2)原子核式結(jié)構(gòu)湯姆孫的“棗糕模型”：湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)實(shí)心球體，正電荷彌漫性地均勻分布在球體內(nèi)部，電子鑲嵌其中，如圖4所示但“棗糕”模型不能解釋高速電子流能透過(guò)原子的現(xiàn)象圖4盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)”：1911年新西蘭英籍物理學(xué)家盧瑟福在用粒子轟擊金箔時(shí)，發(fā)現(xiàn)大部分粒子都穿透金箔，少數(shù)粒子有偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子有較大角度的

5、偏轉(zhuǎn)；盧瑟福認(rèn)為：在原子內(nèi)部，正電部分僅占很小的空間，通過(guò)計(jì)算，原子的直徑大約為10-10m，但帶正電的核的直徑僅有10-15m，而電子充斥在原子空曠的內(nèi)部中高速運(yùn)動(dòng)，如圖5所示，這就是盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)圖5(3)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1918年，提出原子核式結(jié)構(gòu)的盧瑟福用粒子轟擊氮核得到質(zhì)子；(4)中子的發(fā)現(xiàn)：自盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，科學(xué)界認(rèn)為原子核是由質(zhì)子組成的，但這與原子的質(zhì)量有較大的差異，因此盧瑟福預(yù)言，原子核內(nèi)還應(yīng)有一種不帶電的粒子，這種粒子的質(zhì)量與質(zhì)子相近；1932年由英國(guó)物理學(xué)家查德威克利用粒子轟擊鈹核得到了這種粒子，并命名為中子4玻爾的原子模型利用經(jīng)典物理學(xué)解釋原子結(jié)構(gòu)仍然有一定的困難

6、，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)(1)軌道量子化電子的軌道半徑不是連續(xù)的，而是有特定的半徑，即電子的軌道是量子化的而不是連續(xù)的，原子核內(nèi)存在分立的軌道；若電子繞原子運(yùn)動(dòng)的最小半徑為r1，則第n條軌道的半徑滿足：rn=n2r1電子只能在這些特定的軌道中運(yùn)動(dòng)，不可能出現(xiàn)在任意相鄰兩條軌道之間(2)能量量子化電子在不同軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子具有不同的能量，玻爾將這些不同的能量值稱(chēng)為能級(jí)，原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱(chēng)為定態(tài)；當(dāng)電子在最低軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子具有最小的能量，把原子處于最低能量的狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)，其他能量狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)；以氫原子核為例，已知電子帶電荷量為e，氫原子核帶電荷量為+e，相距為R

7、的Q和q之間具有的電勢(shì)能為，設(shè)電子的軌道半徑為rn根據(jù)庫(kù)侖力提供向心力：可得電子的動(dòng)能：，以及電勢(shì)能：故電子在第n條軌道上時(shí)，原子的能量為結(jié)合rn=n2r1，可知各能級(jí)之間的能量滿足：氫原子中，E1=13.6eV(3)能級(jí)躍遷躍遷：原子由一個(gè)能量狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)能量狀態(tài)的過(guò)程叫做躍遷，對(duì)應(yīng)內(nèi)部電子軌道的變化，這個(gè)過(guò)程是不連續(xù)的；頻率條件：當(dāng)電子從某高能級(jí)En向低能級(jí)Em躍遷時(shí)，會(huì)放出能量為h的光子，h的大小由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定：h=EnEm，這個(gè)規(guī)律叫做頻率條件；同樣，電子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，需要吸收的光子的能量也由頻率條件決定，若光子的能量不符合任意兩能級(jí)的能量差值，電子不會(huì)吸收該光

8、子圖6是氫原子的能級(jí)圖，電子從n=3躍遷至n=1能級(jí)；圖6光子種類(lèi)：大量電子從第n激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射出的光子種類(lèi)為種，即躍遷過(guò)程中會(huì)輻射k種頻率的光電離：以氫原子為例，使電子徹底脫離原子核束縛的過(guò)程稱(chēng)為電離，恰好使電子脫離原子核所需要的能量稱(chēng)為電離能，電子處于不同能級(jí)所需要的電離能不相同，即E電=En三、考查方向題型1：光電效應(yīng)的圖像分析典例一：（2019高考理綜天津卷）如圖為、三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)的光電流和電壓的關(guān)系。由、組成的復(fù)色光通過(guò)三棱鏡時(shí)，下述光路圖中正確的是（ ）題型2：康普頓效應(yīng)典例二：（2019海淀區(qū)模擬）康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動(dòng)量，如圖給出了光子

9、與靜止電子碰撞后，電子的運(yùn)動(dòng)方向，則碰后光子可能沿方向運(yùn)動(dòng)，并且波長(zhǎng)（填“不變”“變小”或“變長(zhǎng)”）。題型3：原子的核式結(jié)構(gòu)模型典例三：（2020天津）在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過(guò)對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是ABCD題型4：波爾氫原子模型典例四：（2019全國(guó)）玻爾對(duì)前人的原子模型做了改進(jìn)，提出了一些假設(shè)，其中的一個(gè)假設(shè)是（）A整個(gè)原子是電中性的B電子在原子核外運(yùn)動(dòng)C正電荷集中在原子中心的原子核上D電子僅能在一些半徑為特定值的軌道上運(yùn)行題型5：氫原子能級(jí)及躍遷典例五：（2020北京）氫原子能級(jí)示意如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于

10、能級(jí)上，下列說(shuō)法正確的是A這些原子躍遷過(guò)程中最多可輻射出2種頻率的光子B從能級(jí)躍遷到能級(jí)比躍遷到能級(jí)輻射的光子頻率低C從能級(jí)躍遷到能級(jí)需吸收的能量D能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收的能量四、模擬訓(xùn)練一、基礎(chǔ)練習(xí)1.如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗(yàn)電器上。當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度，則A鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B若改用強(qiáng)度更小的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針也會(huì)偏轉(zhuǎn)C若改用紅外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針仍然會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)D這個(gè)現(xiàn)象可以說(shuō)明光具有波動(dòng)性2.關(guān)于光電效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的是A光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比B光電子的最大初動(dòng)能越大，形成的光電流越強(qiáng)C能否產(chǎn)生光電效應(yīng)

11、現(xiàn)象，決定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功D用頻率是的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng)3.用圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與照射光的強(qiáng)弱、光的顏色（頻率）等物理量間的關(guān)系。電流計(jì)測(cè)得的光電流隨光電管兩端電壓的變化如圖乙所示，則A通過(guò)電流計(jì)的電流方向由到B電壓增大，光電流一定增大C用同頻率的光照射極，光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D光電管兩端電壓為零時(shí)一定不發(fā)生光電效應(yīng)4.研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用藍(lán)光、較強(qiáng)的黃光和較弱的黃光分別照射密封真空管中的金屬極板，極板發(fā)射出的光電子在電路中形成的光電流與之間的電壓的關(guān)系圖象如圖乙所

12、示。關(guān)于1、2、3三條曲線，下列說(shuō)法正確的是A2、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線2對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)B2、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線3對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)C1、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線1對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)D1、3為用黃光照射時(shí)得到的曲線，曲線3對(duì)應(yīng)的黃光較強(qiáng)5.下列事例中表明光子不但具有能量，而且象實(shí)物粒子一樣具有動(dòng)量的是（）A康普頓效應(yīng)B光的偏振現(xiàn)象C光的色散現(xiàn)象D光的干涉現(xiàn)象6.實(shí)驗(yàn)表明：光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)或者不變，這種現(xiàn)象叫康普頓散射，該過(guò)程遵循能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。如果電子具有足夠大的初速度，以至于在散射過(guò)程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該散射被

13、稱(chēng)為逆康普頓散射，這一現(xiàn)象已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。關(guān)于上述逆康普頓散射，下列說(shuō)法中正確的是（）A該過(guò)程不遵循能量守恒定律B該過(guò)程不遵循動(dòng)量守恒定律C散射光中存在波長(zhǎng)變長(zhǎng)的成分D散射光中存在頻率變大的成分7.（多選）圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說(shuō)法中正確的是（）A相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)少得多C放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少8.根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型下

14、圖表示了原子核式結(jié)構(gòu)模型的粒子散射圖景圖中實(shí)線表示粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡其中一個(gè)粒子在從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中（粒子在b點(diǎn)時(shí)距原子核最近），下列判斷正確的是（）A粒子的動(dòng)能先增大后減小B粒子的電勢(shì)能先增大后減小C粒子的加速度先變小后變大D電場(chǎng)力對(duì)粒子先做正功后做負(fù)功9.（2012北京）一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，該氫原子（）A放出光子，能量增加B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量減少10.根據(jù)玻爾的原子模型，當(dāng)氫原子吸收一個(gè)光子后（）A氫原子的電勢(shì)能增大B氫原子的總能量減小C電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大D電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑減小11.氫原子能級(jí)如圖所示，一群原處于n=4能級(jí)

15、的氫原子回到n=1的狀態(tài)過(guò)程中()A放出三種頻率不同的光子B放出五種頻率不同的光子C放出的光子的最大能量為12.75 eV，最小能量是0.66 eVD放出的光能夠使逸出功為13.0 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)12.氫原子的能級(jí)圖如圖所示，已知可見(jiàn)光的光子能量范圍約為下列說(shuō)法中正確的是A一個(gè)處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可能發(fā)出3種不同頻率的光B大量氫原子從高能級(jí)向能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出可見(jiàn)光C用一群處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，所發(fā)出的光照射逸出功為2.49 的金屬鈉，則從金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能可能為9.60 D大量處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出5種不同頻率的光13.

16、玻爾理論，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的一種理論，1913年由玻爾提出。如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，下列判斷正確的是A當(dāng)氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)，輻射出的光子B用能量為的光子去照射氫原子，可以使氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)C若一個(gè)處于能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷，輻射出的光譜線最多有2種D處于能級(jí)的大量氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出光的頻率最多有2種14.玻爾理論成功的解釋了氫光譜電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)可以看作是僅在庫(kù)侖力作用下的勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知電子的電荷量為e，電子在第1軌道運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，靜電力常量為k(1)試計(jì)算電子繞氫原子核在第1軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能；(2)玻爾認(rèn)為氫原子處于不同的能量狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著電子在不同的軌道上

17、繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，他發(fā)現(xiàn)：電子在第n軌道上運(yùn)動(dòng)的軌道半徑rn=n2r1，其中n為量子數(shù)（即軌道序號(hào)）根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子的能量En為電子動(dòng)能與“電子原子核”這個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能的總和理論證明，系統(tǒng)的電勢(shì)能Ep和電子繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r存在關(guān)系：Ep=k（以無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)）請(qǐng)根據(jù)上述條件完成下面的問(wèn)題電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量En的表達(dá)式（用n、e、r1和k表示）假設(shè)氫原子甲的核外電子從第2軌道躍遷到第1軌道的過(guò)程中所釋放的能量，恰好被量子數(shù)n=3的氫原子乙吸收并使其電離不考慮躍遷或電離前后原子核所受到的反沖，試求氫原子乙電離出電子的動(dòng)能二、提升練習(xí)1.（

18、2019北京）光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。組次入射光子的能量相對(duì)光強(qiáng)光電流大小逸出光電子的最大動(dòng)能第一組1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是A兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C若入射光子的能量為，逸出光電子的最大動(dòng)能為D若入射光子的能量為，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大2.（2018全國(guó)）如圖為氫原子的能級(jí)示意圖：a表示從能級(jí)n5到n3的躍遷：b表示從能級(jí)n4到n2的躍遷：

19、c表示從能級(jí)n3到n1的躍遷。氫原子在（）A過(guò)程b發(fā)射的光頻率最大，過(guò)程a發(fā)射的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)B過(guò)程a發(fā)射的光頻率最小，過(guò)程b發(fā)射的光波長(zhǎng)最短C過(guò)程c發(fā)射的光頻率最大，過(guò)程a發(fā)射的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D過(guò)程c發(fā)射的光頻率最小，過(guò)程b發(fā)射的光波長(zhǎng)最短3.（2018江蘇）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為的單色光照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)波長(zhǎng)為的單色光照射該金屬板時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為，、兩種光子的動(dòng)量之比為。（已知普朗克常量為、光速為4.（廣東 多選）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是A增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改

20、用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大5.（全國(guó)）大量氫原子分別處于n2、n3、n4的激發(fā)態(tài)，它們都向較低能級(jí)躍遷，最后都處于n1的基態(tài)。用m表示在此過(guò)程中能觀察到的光譜線條數(shù)，下列說(shuō)法正確的是（）Am3，由n4向n1能級(jí)躍遷發(fā)出的譜線的波長(zhǎng)最短Bm3，由n2向n1能級(jí)躍遷發(fā)出的譜線的波長(zhǎng)最長(zhǎng)Cm6，由n4向n3能級(jí)躍遷發(fā)出的譜線的波長(zhǎng)最長(zhǎng)Dm6，由n2向n1能級(jí)躍遷發(fā)出的譜線的波長(zhǎng)最短6.（北京）以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射

21、金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖。用頻率為的普通光源照射陰極，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓，即將陰極接電源正極，陽(yáng)極接電源負(fù)極，在之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)，逐漸增大，光電流會(huì)逐漸減小；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓可能是下列的（其中為逸出功，為普朗克常量，為電子電量）ABCD7.（浙江）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示。則可判斷出A甲光的頻

22、率大于乙光的頻率B乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能典例一【答案】C【解析】由、三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)的光電流和電壓的關(guān)系可知，、三種光的截止電壓關(guān)系為UbUcUa，由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek=h-W，eU= Ek，可知、三種光的頻率關(guān)系為bca，又有光的頻率與折射率關(guān)系可知其折射率關(guān)系為nbncna，所以光路圖中正確的是圖C。典例二：【答案】1，變長(zhǎng)【解析】光子與電子碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)動(dòng)量的矢量和不變，碰前動(dòng)量向右，故碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)量的矢量和也向右，故碰后光子可能沿方向1振動(dòng)；由于電子動(dòng)能增加，

23、故光子動(dòng)量減小，根據(jù)h，光子的頻率減小，根據(jù)c，波長(zhǎng)變長(zhǎng)；典例三【答案】D【解析】、此實(shí)驗(yàn)為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，和原子核式結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤。、此實(shí)驗(yàn)為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，和原子核式結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤。、此實(shí)驗(yàn)為電磁波的發(fā)射和接收實(shí)驗(yàn)，和原子核式結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤。、此實(shí)驗(yàn)為散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故正確。故選：。典例四【答案】D【解析】玻爾原子理論繼承了盧瑟福原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)，玻爾理論認(rèn)為電子繞核旋轉(zhuǎn)，不向外輻射能量，處于定態(tài)，級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差。故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選：D。典例五【答案】C【解析】大量氫原子處于能

24、級(jí)躍遷到最多可輻射出種不同頻率的光子，故錯(cuò)誤；根據(jù)能級(jí)圖可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)輻射的光子能量為：從能級(jí)躍遷到能級(jí)輻射的光子能量為：比較可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)比躍遷到能級(jí)輻射的光子頻率高，故錯(cuò)誤；根據(jù)能級(jí)圖可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)，需要吸收的能量為：，故正確；根據(jù)能級(jí)圖可知?dú)湓犹幱谀芗?jí)的能量為，故要使其電離至少需要吸收的能量，故錯(cuò)誤。故選：。五、模擬訓(xùn)練一、基礎(chǔ)練習(xí)1.【答案】B【解析】、用紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故錯(cuò)誤；、根據(jù)光電效應(yīng)的條件可知發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，若改用強(qiáng)度更小的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針也會(huì)偏轉(zhuǎn)。故正確；、根

25、據(jù)光電效應(yīng)的條件可知若改用紅外線照射鋅板，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，所以驗(yàn)電器的指針不一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。故錯(cuò)誤；、光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。故錯(cuò)誤。故選：。2.【答案】C【解析】、根據(jù)光電效應(yīng)方程知，最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不成正比。故錯(cuò)誤。、入射光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目越多，形成的光電流越大，與最大初動(dòng)能無(wú)關(guān)。故錯(cuò)誤。、當(dāng)入射光子的能量大于等于金屬的逸出功，即可發(fā)生光電效應(yīng)。故正確。、用頻率是的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，由于黃光的頻率小于綠光的頻率，黃光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng)。故錯(cuò)誤。故選：。3.【答案】C【解析】、由圖甲可以看出，發(fā)生光電效應(yīng)的光電流方向從到，

26、因此通過(guò)電流計(jì)的電流方向由到。故錯(cuò)誤；、由圖可知，該電壓是正向電壓，電子受到的電場(chǎng)力也增加，達(dá)到陽(yáng)極的光電子數(shù)目增加，光電流增加；但當(dāng)光電流達(dá)到飽和值時(shí)，它的大小就與電壓的增加無(wú)關(guān)。故錯(cuò)誤；、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電方程可知，光電子的最大初動(dòng)能只與頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。故正確；、光電管兩端電壓為零時(shí)，只要光的頻率大于金屬的極限頻率，就有光電子從金屬表面逸出，就能發(fā)生光電效應(yīng)。故錯(cuò)誤。故選：。4.【答案】C【解析】黃光的頻率小于藍(lán)光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程，再根據(jù)動(dòng)能定理可得，即；可見(jiàn)頻率越大則對(duì)應(yīng)的截止電壓越大，截止電壓相等，則光的頻率相等，故2為藍(lán)光，1和3為黃光；根據(jù)光電流的大小與光強(qiáng)成正比，

27、可知1的光強(qiáng)大于3的光強(qiáng)。故正確，錯(cuò)誤。故選：。5.【答案】A【解析】康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子不但具有能量，而且有動(dòng)量，光的偏振現(xiàn)象、光的色散現(xiàn)象、光的干涉現(xiàn)象都不能說(shuō)明光子具有能量和動(dòng)量。故A正確、BCD錯(cuò)誤。故選：A。6.【答案】D【解析】AB、康普頓認(rèn)為x射線的光子與的電子碰撞時(shí)要遵守能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，可以推知，在逆康普頓效應(yīng)中，同樣遵循能量守恒與動(dòng)量守恒。故AB錯(cuò)誤；CD、由題可知，在逆康普頓散射的過(guò)程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則光子的能量增大，根據(jù)公式：Eh=hc可知，散射光中存在頻率變大的成分，或者說(shuō)散射光中存在波長(zhǎng)變短的成分。故C錯(cuò)誤，D正確。7.【答案】ABD【解析】A、放

28、在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多。說(shuō)明大多數(shù)射線基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠。故A正確；B、放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較少。說(shuō)明較少射線發(fā)生偏折。故B正確；C、放在CD位置時(shí)，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少。故C不正確；D、放在D位置時(shí)，屏上可以觀察到閃光，只不過(guò)很少很少。說(shuō)明很少很少射線發(fā)生大角度的偏折。故D正確。故選：ABD。8.【答案】B【解析】粒子受到斥力作用，根據(jù)電場(chǎng)力做功特點(diǎn)可知：從a運(yùn)動(dòng)b過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小，從b運(yùn)動(dòng)到c過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，AD錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)點(diǎn)電荷周?chē)妶?chǎng)可知，距離原子核近的

29、地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，故越靠近原子核加速度越大，因此粒子加速度先增大后減小，故C錯(cuò)誤。故選：B。9.【答案】B【解析】解：一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，即從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，能量減少。故選：B。10.【答案】A【解析】處于低能級(jí)的氫原子吸收一個(gè)光子后躍遷到高能級(jí)后電子的軌道半徑增大，能級(jí)增大氫原子總能量增大，庫(kù)侖力做負(fù)功氫原子的電勢(shì)能增大，由：，可知電子的動(dòng)能減小，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。11.答案：C解析：根據(jù)C=6，知放出6種不同頻率的光子故A錯(cuò)誤，B也錯(cuò)誤；從能級(jí)4躍遷到能級(jí)1放出的光子能量最大，從能級(jí)4躍遷到能級(jí)3放出的光子能量最小根據(jù)h=EmEn，最大能量為12.

30、75 eV，最小能量是0.66 eV故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)的條件，只有放出的光子能量大于13.0 eV的光子，才能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)故D錯(cuò)誤故選：C12.【答案】C【解析】、一個(gè)處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可能發(fā)出2種不同頻率的光，即能級(jí)到能級(jí)，能級(jí)到能級(jí)，故錯(cuò)誤；、氫原子從高能級(jí)向能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子能量小于，小于可見(jiàn)光的頻率，故錯(cuò)誤；、從躍遷到所發(fā)出的光能量最大，光照射逸出功為的金屬鈉，所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得，代入數(shù)據(jù)可得：，故 正確。、大量處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出種不同頻率的光，故錯(cuò)誤，故選：。13.【答案】C【解析】、與能級(jí)之間

31、的能量差為：，當(dāng)氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)，需要吸收光子，故錯(cuò)誤；、與能級(jí)之間的能量差為：，的能量不等于兩能級(jí)間的能量差，不能發(fā)生躍遷，故錯(cuò)誤；、一個(gè)氫原子躍遷時(shí)，輻射出的光譜線條數(shù)最多為條，一個(gè)處于能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷，輻射出的光譜線最多有2種，故正確；、大量氫原子從能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，能級(jí)躍遷種類(lèi)有3種，分別為：，因此輻射出光的頻率最多為3種，故錯(cuò)誤；故選：。14.【答案】(1)試計(jì)算電子繞氫原子核在第1軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為；(2)電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量En的表達(dá)式為En=k （用n，e，r1和k表示）氫原子乙電離出的電子的動(dòng)能為k【解析】(1)設(shè)電子繞氫原子核在第1軌道

32、上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)1，形成的等效電流大小為I1，根據(jù)牛頓第二定律有：k=m，Ek=mv2=(2)設(shè)電子在第1軌道上運(yùn)動(dòng)的氫原子的能量為：E1=k+k=k同理，電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量為：En=k電子從第2軌道躍遷到第1軌道釋放的能量為：E=E2E1=電子在第3軌道時(shí)氫原子的能量為：E3=k設(shè)氫原子電離后具有的動(dòng)能為Ek，根據(jù)能量守恒有：Ek=E3+E=k二、提升練習(xí)1.【答案】B【解析】解：第一組實(shí)驗(yàn)時(shí)，光子能量為，第二組實(shí)驗(yàn)時(shí)，光子能量為，可知兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光，故正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程，可得第一組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)金屬板的逸出功為，第二實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)金屬板的逸出功為，有，則可知兩組實(shí)