151 光电效应 原子结构.docx

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151光电效应原子结构

开卷速查　规范特训

课时作业　实效精练

开卷速查（四十五）　光电效应　原子结构　氢原子光谱

A组　基础巩固

1．[2014·福建省三明一中月考]对光电效应的理解，以下说法正确的是（　　）

A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属逸出

B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了．但如换用波长更长的入射光子，则有可能发生光电效应

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能越大

D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同

解析：

光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光子能量为hν，根据爱因斯坦的光电效应方程，我们知道，一个电子吸收一个光子的能量hν，一部分用来克服金属的逸出功W0后，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即Ek＝hν－W0，故只有hν>W0时，才会有光电子逸出，νc＝

就是该金属发生光电效应的截止频率，不同金属逸出功不同，故截止频率不同，故D正确；低于此频率时，不可能发生光电效应，所以A错误；B选项中应换用频率更高即波长短的入射光子，所以B错误；最大初动能与光照无关，故C错误．

答案：

D

2．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是图45－1中的（　　）

A　　　　　B　　　　C　　　　　D

图45－1

解析：

本题考查学生对α粒子散射实验现象的定性认识．由教材中讲述的实验现象可知，只有D选项符合．

答案：

D

3．氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的（　　）

A．核外电子的电势能增大

B．核外电子的动能增大

C．核外电子的转动周期变大

D．氢原子能量增大

解析：

据玻尔理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子，反之会吸收光子，所以D错误．

据玻尔理论，氢原子放出一个光子后，核外电子进入低能级轨道运行，半径变小，由k

＝m

知，随r变小，电子线速度变大，电子的动能增大，所以B正确．

由T＝

知，r变小，线速度v变大，所以T变小，C错误．

当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，电场力做正功，所以电子电势能变小，A错误．应选B.

答案：

B

4．用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J.由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（　　）

A．5.5×1014Hz　　　　B．7.9×1014Hz

C．9.8×1014HzD．1.2×1015Hz

解析：

本题考查光电效应方程，意在考查考生对光电效应方程Ek＝hν－W逸的理解，并能应用光电效应方程求解极限频率．由光电效应方程Ek＝hν－W逸，而W逸＝hν0，ν＝

，所以钨的极限频率ν0＝

－

＝7.9×1014Hz，选项B正确．

答案：

B

5．（多选题）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图45－2，则这两种光（　　）

图45－2

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大

B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大

C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大

D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大

解析：

由E＝hν知，光的频率是光电子最大初动能的决定因素，a光的频率小，折射率小，临界角大，在光的干涉实验中，若保持双缝间距离、缝与屏间距离都不变，用b光和a光分别做实验得出的干涉条纹，可以看出b光的条纹间隔比a光的小，BC正确．

答案：

BC

6．[2012·北京卷]“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（　　）

A.

B.

C．2heD.

解析：

由ν＝kU，又题目中提到元电荷e和普朗克常量h，可联想到能量，即列出相关等式qU＝hν，进而比较ν＝kU，得出k＝q/h，再结合题意可知，k＝2e/h，故选项B对．

答案：

B

7．（多选题）在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（　　）

A．一定落在中央亮纹处

B．可能落在其他亮纹处

C．不可能落在暗纹处

D．落在中央亮纹处的可能性最大

解析：

根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故B、D正确．

答案：

BD

B组　能力提升

8．如图45－3所示，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图象反映了某质点做匀速直线运动时，

图45－3

位置与时间的关系．若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图象又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系．下列说法中正确的是（　　）

A．若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图象可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系

B．若x轴表示频率，y轴表示动能，则该图象可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间关系

C．若x轴表示时间，y轴表示动量，则该图象可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系

D．若x轴表示时间，y轴表示感应电动势，则该图象可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系

解析：

本题考查动能定理、爱因斯坦光电效应方程、动量定理、法拉第电磁感应定律中的物理图象．根据动能定理和匀速直线运动规律得：

Ek＝F合·

at2，选项A错；根据爱因斯坦光电效应方程得：

Ek＝hν－W，选项B错；根据动量定理，p－p0＝F合t，选项C正确；根据法拉第电磁感应定律得：

E＝

，故项D错误．

答案：

C

9．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图45－4所示．则可判断出（　　）

图45－4

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

解析：

本题考查光电效应的有关知识，要求学生对光电效应有深刻的理解．由题图可知，丙光的最大电流小于甲光和乙光的最大电流，说明逸出的电子数目最少，即丙光的强度最小．由题图说明丙光对应的光电子的初动能最大，即丙光的频率最高（波长最小），B项正确，D项错误；甲光和乙光的频率相同，A项错误；由于是同一光电管，所以乙光、丙光截止频率是一样的，C项错误．

答案：

B

10.[2012·四川卷]如图45－5为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（　　）

图45－5

A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长

B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大

C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

解析：

根据Em－En＝hν＝h

可得λ＝h

，则从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的电磁波的波长要长，故A选项正确；由于电磁波在空气中的传播速度都是相同的，接近光速，故B选项错误；根据氢原子的电子云图可知，处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故C选项错误；从高能级向低能级跃迁时，原子一定向外以光子的形式释放能量，故D选项错误．

答案：

A

11．紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是（　　）

A．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|

B．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|

C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|

D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|

解析：

原子吸收紫外线，使原子由低能级向高能级跃迁，吸收|ΔE1|，再由高能级向低能级跃迁，放出可见光，紫外线光子能量大于可见光，故|ΔE1|＞|ΔE2|，D正确．

答案：

D

12．氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6eV.求氢原子处于基态时：

（1）电子的动能．

（2）原子的电势能．

（3）用波长是多少的光照射可使其电离？

解析：

（1）设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，

则：

k·

＝

，

故电子动能Ek1＝

mv

＝

＝

eV＝13.6eV.

（2）E1＝Ek1＋Ep1，

故Ep1＝E1－Ek1＝－13.6eV－13.6eV＝－27.2eV.

（3）设用波长λ的光照射可使氢原子电离：

＝0－E1，

λ＝－

＝

m

＝0.9141×10－7m.

答案：

（1）13.6eV　

（2）－27.2eV

（3）0.9141×10－7m

13．氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，则：

（1）当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？

（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？

（3）若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子？

解析：

（1）由跃迁公式得：

hν＝E3－E1①

ν＝

②

由①②代入数据得：

λ＝1.03×10－7m.

（2）若要将基态原子电离：

hν＝0－E1，

代入数据得ν＝3.3×1015Hz.

（3）光子种数N＝C

＝

＝3种．

答案：

（1）1.03×10－7m　

（2）3.3×1015Hz　（3）3种

C组　难点突破

14．（多选题）[2013·陕西省西安八校联考]氢原子的能级图如图45－6所示，

图45－6

处于n＝3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使某金属A产生光电效应，则下列说法正确的是（　　）

A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到基态时放出的

B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时放出的

C．若从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应

D．金属A逸出功一定大于1.89eV

解析：

大量处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，共可辐射出3种频率的光，其中当原子从第3能级向第2能级跃迁时释放的光子能量最小，其大小为E32＝E3－E2＝1.89eV，因为该光子不能使金属A产生光电效应，所以金属A的逸出功W一定大于1.89eV，选项A错误，B、D正确；若从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，所放出的光子能量为E43＝E4－E3＝0.66eV<1.89eV

答案：

BCD