（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 第1講 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)學(xué)案.docx

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第1講　波粒二象性　原子結(jié)構(gòu) [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 考試要求 說明 能量量子化 b 1.不要求掌握黑體輻射的概念和實驗規(guī)律. 2.不要求識記研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗電路圖. 3.不要求用ΔxΔp≥進行計算. 4.不要求了解測量比荷的實驗裝置. 5.不要求計算以密立根實驗為背景的問題. 6.不要求了解α粒子散射實驗裝置的細(xì)節(jié). 7.不要求用氫原子光譜的實驗規(guī)律計算波長. 8.不要求識記氫原子不同狀態(tài)時的電子云. 光的粒子性 c 粒子的波動性 c 概率波 b 不確定性關(guān)系 b 電子的發(fā)現(xiàn) a 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 b 氫原子光譜 b 玻爾的原子模型 c 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、能量量子化 1.量子化假設(shè) 振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，并以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射. 2.能量子 不可再分的最小能量值ε＝hν，ν是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h＝6.62610－34Js. 二、光的粒子性 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象 在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子. 2.實驗規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率. (2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大. (3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的. (4)保持入射光頻率不變，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多. 3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為ν的光子的能量為hν. (2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 ①表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. ②物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek. 自測1　關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大 B.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 C.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) D.對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應(yīng) 答案　C 三、光的波動性　概率波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性. (2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性. (3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性. 2.物質(zhì)波 任何一個運動著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體都有一個波與它對應(yīng)，其波長λ＝，p為運動物體的動量，h為普朗克常量. 3.概率波 大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性，光波是概率波，光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律，對于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波. 4.不確定性關(guān)系 在經(jīng)典力學(xué)中，一個質(zhì)點的位置和動量是可以同時測定的，在量子力學(xué)中，要同時測出微觀粒子的位置和動量是不可能的，我們把這種關(guān)系叫做不確定性關(guān)系. 自測2　(多選)下列說法中正確的是(　　) A.光的波粒二象性學(xué)說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說 B.在光的雙縫干涉實驗中，暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方 C.光的雙縫干涉實驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規(guī)律的，暗紋處落下光子的概率小 D.單個光子的作用效果表現(xiàn)為粒子性，大量光子的作用效果表現(xiàn)為波動性 答案　CD 四、電子的發(fā)現(xiàn)　原子的核式結(jié)構(gòu)模型 1.電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子的“棗糕模型”. 2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)α粒子散射實驗的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖1所示. 圖1 (2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，原子半徑的數(shù)量級是10－10_m，而原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動. 自測3　(多選)如圖2為盧瑟福和他的學(xué)生們做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.相同時間內(nèi)放在A位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B.相同時間內(nèi)放在B位置時觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時多 C.放在C、D位置時屏上觀察不到閃光 D.放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少 答案　AD 五、氫原子光譜　玻爾的原子模型 1.光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高.在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義. 2.玻爾理論 (1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量. (2)躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時，會放出能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.6310－34Js) (3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng).原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的. 3.能級公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV(以氫原子為例). 4.半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝5.310－11m(以氫原子為例). 5.氫原子的能級圖(如圖3所示) 圖3 自測4　一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，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 答案　B 命題點一　光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 1.四點提醒 (1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率. (2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光. (3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān). (4)光電子不是光子，而是電子. 2.兩條對應(yīng)關(guān)系 (1)光照強度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； (2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大. 3.三個關(guān)系式 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0. (2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc. (3)逸出功與極限頻率的關(guān)系W0＝hνc. 例1　(多選)(2016浙江4月選考16)在光電效應(yīng)實驗中，采用極限頻率為νc＝5.51014Hz鈉陰極，已知普朗克常量h＝6.610－34Js，電子質(zhì)量m＝9.110－31kg.用頻率ν＝7.51014Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的(　　) A.動能的數(shù)量級為10－19J B.速率的數(shù)量級為108m/s C.動量的數(shù)量級為10－27kgm/s D.德布羅意波長的數(shù)量級為10－9m 答案　AD 解析　根據(jù)Ek＝hν－W0，W0＝hνc，得：Ek＝1.3210－19 J，A正確；由Ek＝mv2，得v≈5105m/s，B錯誤；由p＝mv≈4.610－25 kgm/s，C錯誤；由p＝得λ＝m≈1.410－9m，D正確. 變式1　(多選)對愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，下面的理解正確的有(　　) A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能Ek B.式中的W0表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W0和截止頻率νc之間應(yīng)滿足關(guān)系式W0＝hνc D.光電子的最大初動能和入射光的頻率不是成正比 答案　CD 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，同種頻率的光照射同一種金屬，從金屬中逸出的所有光電子的最大初動能Ek都相同，但初動能可能不同，故A錯誤；W0表示逸出功，是每個電子從金屬中飛出過程中，克服金屬中正電荷引力所做的功的最小值，故B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，當(dāng)最大初動能為零時，入射光的頻率即為截止頻率，則有W0＝hνc，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故D正確. 變式2　(多選)如圖4，用一定頻率的單色光照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(　　) 圖4 A.電源右端應(yīng)為正極 B.流過電流表G的電流大小取決于照射光的強度 C.流過電流表G的電流方向是由a流向b D.普朗克解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量E＝hν 答案　BC 解析　發(fā)生光電效應(yīng)時，電子從光電管右端運動到左端，而電流的方向與電子定向移動的方向相反，所以流過電流表G的電流方向是由a流向b，所以電源左端為正極，故A錯誤，C正確；流過電流表G的電流大小取決于照射光的強度，與光的頻率無關(guān)，故B正確；愛因斯坦解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量E＝hν，故D錯誤. 變式3　(多選)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)入射光的頻率為ν時，其遏止電壓為U.已知普朗克常量為h，電子電荷量大小為e，下列說法正確的是(　　) A.該金屬的截止頻率為ν－ B.該金屬的逸出功為eU－h(huán)ν C.增大入射光的頻率，該金屬的截止頻率增大 D.增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大 答案　AD 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－h(huán)νc和eU＝Ek得：νc＝ν－，故A正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eU＝Ek得，W0＝hν－eU，故B錯誤.金屬的截止頻率與入射光的頻率無關(guān)，故C錯誤.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eU＝Ek得eU＝hν－W0，可知，增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大，故D正確. 變式4　(多選)(2018浙江11月選考14)處于較高能級的氫原子向較低能級躍遷時，能輻射出a、b兩種可見光，a光照射某金屬表面時有光電子逸出，b光照射該金屬表面時沒有光電子逸出，則(　　) A.以相同的入射角射向一平行玻璃磚，a光的側(cè)移量小于b光的 B.垂直入射到同一單縫衍射裝置，a光的衍射中央亮條紋寬度小于b光的 C.a光和b光的頻率之比可能是 D.a光子的動量大于b光子的 答案　BD 解析　由題意可知，a光可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，b光不能，則有頻率νa>νb，C錯誤；同種介質(zhì)中的折射率na>nb，在玻璃磚中的側(cè)移量ya>yb，A錯誤；波長λa<λb，單縫衍射時的中央亮條紋寬度a光比b光小，B正確；光子的動量為p＝，所以a光子的動量大于b光子的動量，D正確. 命題點二　光電效應(yīng)圖象 兩類圖象 圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標(biāo)νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點 ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke.(注：此時兩極之間接反向電壓) 例2　(多選)如圖5甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng).圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象.對于這兩個光電管，下列判斷正確的是(　　) 圖5 A.因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同 B.光電子的最大初動能不同 C.因為光照強度不確定，所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D.兩個光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同 答案　ABC 解析　根據(jù)Ek＝hν－W0和eUc＝Ek，聯(lián)立得：eUc＝hν－W0，即Uc＝－，可知入射光的頻率相同，逸出功W0不同，則遏止電壓Uc不同，故A正確.根據(jù)Ek＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動能也不同，故B正確.雖然光的頻率相同，但光照強度不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，故C正確.由Uc＝－，可知Uc－ν圖象的斜率k＝，k為常數(shù)，所以兩個光電管的Uc－ν圖象的斜率一定相同，故D錯誤. 變式5　(多選)如圖6所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點坐標(biāo)為0.5).由圖可知(　　) 圖6 A.該金屬的截止頻率為4.271014Hz B.該金屬的截止頻率為5.51014Hz C.該圖線的斜率表示普朗克常量 D.該金屬的逸出功為0.5eV 答案　AC 解析　根據(jù)Ek＝hν－W0，W0＝hνc知，Ek－ν圖線在橫軸上的截距為截止頻率，斜率為普朗克常量，A、C正確，B錯誤；該金屬的逸出功為：W0＝hνc＝eV≈1.77eV，D錯誤. 命題點三　氫原子能級圖及能級躍遷 氫原子能級圖與能級躍遷問題的解答技巧 (1)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的. (2)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得.若求波長可由公式c＝λν求得. (3)處于n能級的一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)條. (4)處于n能級的一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法： ①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝C＝. ②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加. 例3　(多選)(2016浙江10月選考15)如圖7為氫原子能級圖，氫原子中的電子從n＝5能級躍遷到n＝2能級可產(chǎn)生a光；從n＝4能級躍遷到n＝2能級可產(chǎn)生b光.a光和b光的波長分別為λa和λb，照射到逸出功為2.29eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為Ua和Ub.則(　　) 圖7 A.λa＞λb B.Ua＞Ub C.a光的光子能量為2.86eV D.b光產(chǎn)生的光電子最大初動能Ek＝0.26eV 答案　BCD 解析　根據(jù)能級躍遷知識可知hνa＝E5－E2＝[－0.54－(－3.4)]eV＝2.86eV，hνb＝E4－E2＝[－0.85－(－3.4)]eV＝2.55eV，顯然a光的光子能量大于b光的，即a光頻率大，波長短，選項A錯誤，C正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，知a光照射后的光電子最大初動能為Eka＝hνa－W0＝(2.86－2.29) eV＝0.57eV，b光照射后的光電子最大初動能為Ekb＝hνb－W0＝(2.55－2.29) eV＝0.26eV，選項D正確.根據(jù)遏止電壓知識Ek＝eUc可知，Ua＞Ub，選項B正確. 變式6　根據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是(　　) A.當(dāng)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子要輻射的光子能量為hν＝En B.電子沿某一軌道繞核運動，若圓周運動的頻率為ν，則其發(fā)出光的頻率也是ν C.一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一個半徑為rb的軌道，已知ra＞rb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子 D.氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷 答案　C 解析　氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射的光子能量等于能級差，與En不同，故A錯誤；電子沿某一軌道繞核運動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故B錯誤；電子由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級降低，因而要輻射某一頻率的光子，故C正確；氫原子吸收光子后能量增加，將從低能級向高能級躍遷，故D錯誤. 變式7　(多選)一群氫原子從n＝3的能級向低能級躍遷時，放出光子的最大能量為E，已知氫原子處于基態(tài)時能量為E1，氫原子各能級的關(guān)系為En＝(n＝1,2,3…)，則這群氫原子(　　) A.躍遷時可以放出6種不同能量的光子 B.由n＝2的能級向基態(tài)躍遷時放出光子的能量小于E C.由n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時放出光子的能量等于 D.由n＝2的能級向基態(tài)躍遷時吸收光子的能量為 答案　BC 解析　大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，故A錯誤；從n＝3的能級向基態(tài)躍遷時，放出光子的最大能量為E，即為E＝－E1＝－E1，則n＝2的能級向基態(tài)躍遷時放出光子的能量為：E′＝－E1＝－E1＝E，小于E，故B正確，D錯誤；n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時放出光子的能量為：E″＝－＝－E1＝，故C正確. 變式8　(多選)(2018寧波市3月選考)氫原子的部分能級圖如圖8所示，大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子從一束單一頻率的光中吸收了能量后，躍遷到某較高激發(fā)態(tài)，再向低能級躍遷時，可以發(fā)出6種不同頻率的光子(頻率從高到低依次為：ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6)，則下列說法正確的是(　　) 圖8 A.入射光的頻率為ν5＋ν6 B.發(fā)出的6種光子，在真空中衍射本領(lǐng)最大的是ν1 C.ν3光子照射逸出功為3.34eV的鋅板產(chǎn)生的光電子的最大初動能為6.86eV D.發(fā)出的6種光子在水中傳播時，速度最大的是ν1 答案　AC 解析　可放出6種不同頻率的光子，說明氫原子吸收能量后處在n＝4能級，從n＝2能級躍遷到n＝4能級吸收光子的頻率應(yīng)為ν5＋ν6，故A正確；衍射本領(lǐng)最大的應(yīng)是波長最長、頻率最小的ν6，故B錯誤；ν3光子能量是hν3＝E2－E1＝10.2eV，由Ek＝hν3－W0＝6.86eV，故C正確；在水中傳播速度最大的是頻率最小的ν6，故D錯誤. 命題點四　光的波粒二象性和物質(zhì)波 1.從數(shù)量上看： 個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性. 2.從頻率上看： 頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象. 3.從傳播與作用上看： 光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)出粒子性. 4.波動性與粒子性的統(tǒng)一： 由光子的能量E＝hν、光子的動量表達(dá)式p＝可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ. 例4　(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 答案　ACD 解析　電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故D正確. 變式9　下列各組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性的是(　　) A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射 C.泊松亮斑和光電效應(yīng)D.光的反射和光電效應(yīng) 答案　C 變式10　(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有(　　) A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等 答案　AB 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.有一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是(　　) A.改用頻率更小的紫外線照射 B.改用X射線照射 C.改用強度更大的原紫外線照射 D.延長原紫外線的照射時間 答案　B 2.(多選)光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是(　　) A.光照時間越長光電流越大 B.入射光足夠強就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率時一定能產(chǎn)生光電子 答案　CD 解析　光電流的大小只與單位時間流過單位面積的光電子數(shù)目有關(guān)，而與光照時間的長短無關(guān)，選項A錯誤；無論光照強度多強，光照時間多長，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項B錯誤；根據(jù)eUc＝hν－W0，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，超過極限頻率的入射光，頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大，則遏止電壓越大，選項C正確；無論光照強度多弱，光照時間多短，只要光的頻率大于極限頻率就能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項D正確. 3.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子與電子是同樣的一種粒子 C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D.大量光子的行為往往顯示出粒子性 答案　C 解析　光具有波粒二象性，故A錯誤；電子是組成原子的基本粒子，有確定的靜止質(zhì)量，是一種物質(zhì)實體，速度可以低于光速.光子代表著一份能量，沒有靜止質(zhì)量，速度永遠(yuǎn)是光速，故B錯誤；光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著，故C正確；大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，故D錯誤. 4.(多選)下列說法正確的是(　　 ) A.普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一 B.玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律 C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能是因為這束光的光強太小 D.德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的猜想，而電子的衍射實驗證實了他的猜想 答案　ABD 5.(多選)如圖1所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其原因可能是(　　) 圖1 A.入射光太弱 B.入射光波長太長 C.光照時間太短 D.電源正、負(fù)極接反 答案　BD 解析　入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項B正確；電路中電源接反，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項D正確. 6.(多選)下列關(guān)于玻爾原子理論及氫原子能級的說法，正確的是(　　) A.原子中的電子運動軌道分布是連續(xù)的 B.原子中的電子在某一定態(tài)時，電子繞原子核運動，但不向外輻射能量 C.氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級吸收光子時，氫原子的能量不變 D.一群氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷，最多能發(fā)出3種不同頻率的光子 答案　BD 解析　原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故A錯誤；原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故B正確；核外電子由一個能級躍遷到另一個能級時，吸收一定頻率的光子后，能量會增大，故C錯誤；氫原子向低能級躍遷時是隨機的，一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可能發(fā)出C＝3種不同頻率的光子，故D正確. 7.(多選)三束單色光1、2和3的波長分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3).分別用這三束光照射同一種金屬.已知用光束2照射時，恰能產(chǎn)生光電子.下列說法正確的是(　　) A.用光束1照射時，不能產(chǎn)生光電子 B.用光束3照射時，不能產(chǎn)生光電子 C.用光束2照射時，光越強，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多 D.用光束2照射時，光越強，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大 答案　AC 解析　依據(jù)波長與頻率的關(guān)系：λ＝，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3，由于用光束2照射時，恰能產(chǎn)生光電子，因此用光束1照射時，不能產(chǎn)生光電子，而用光束3照射時，一定能產(chǎn)生光電子，故A正確，B錯誤；用光束2照射時，光越強，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，而由光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0，可知，光電子的最大初動能與光的強弱無關(guān)，故C正確，D錯誤. 8.(多選)已知氫原子的能級圖如圖2所示，下列說法正確的有(　　) 圖2 A.使n＝2能級的氫原子電離至少需要吸收3.4eV的能量 B.氫原子由n＝3能級躍遷到n＝2能級，放出光子，能量增加 C.處于基態(tài)的氫原子吸收能量為10.2eV的光子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài) D.大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子會輻射出3種不同頻率的光 答案　AD 9.(多選)愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖3所示，其中ν0為極限頻率.從圖中可以確定的是(　　) 圖3 A.逸出功與ν有關(guān) B.Ek與入射光強度成正比 C.當(dāng)ν≥ν0時，會逸出光電子 D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 答案　CD 解析　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0為金屬的逸出功)可得Ek＝hν－h(huán)ν0，可見圖象的斜率表示普朗克常量，D正確；只有ν≥ν0時才會發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，A錯誤；光電子的最大初動能取決于入射光的頻率，而與入射光的強度無關(guān)，B錯誤. 10.如圖4所示為氫原子能級圖，如果有大量處在n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，則能輻射出的頻率不同的光的種類及發(fā)出波長最短的光的能級躍遷是(　　) 圖4 A.3種，從n＝3到n＝2 B.3種，從n＝3到n＝1 C.2種，從n＝3到n＝2 D.2種，從n＝3到n＝1 答案　B 解析　大量處在n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，存在3→2,2→1,3→1三種可能，或者根據(jù)公式C＝3計算，波長最短的光即頻率最大的光，根據(jù)公式E＝hν可得氫原子由n＝3向n＝1能級躍遷時輻射的光子能量最大，頻率最大，故B正確. 11.(多選)如圖5是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝3能級，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A.這群氫原子躍遷時能夠發(fā)出3種不同頻率的光 B.這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2eV C.從n＝3能級躍遷到n＝2能級時發(fā)出的光波長最長 D.這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷 答案　AC 解析　根據(jù)C＝3知，這群氫原子能夠發(fā)出3種不同頻率的光子，故A正確；由n＝3能級躍遷到n＝1能級，輻射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51) eV＝12.09eV，故B錯誤；從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量最小，頻率最小，則波長最長，故C正確；一群處于n＝3能級的氫原子發(fā)生躍遷，吸收的能量必須等于兩能級的能量差，故D錯誤. 12.(多選)(2018名校協(xié)作體3月選考)下面表格中給出了一些金屬材料的逸出功： 材料 銫 鈹 鈣 鈦 逸出功(10－19J) 3.0 6.2 5.1 6.6 現(xiàn)用波長為330～400nm(1nm＝10－9m)的紫外線光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料是(普朗克常量h＝6.610－34Js，光速c＝3.0108m/s)(　　) A.銫B.鈹C.鈣D.鈦 答案　AC 13.(多選)氫原子的能級圖如圖6甲所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài).用其中氫原子輻射出的A、B兩種不同頻率的光子分別照射同一鉀金屬板(如圖乙所示)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)A光照射時驗電器的指針偏轉(zhuǎn)，B光照射時驗電器的指針未偏轉(zhuǎn)，已知金屬鉀的逸出功為2.25eV，普朗克常量h＝6.6310－34Js，則以下說法正確的是(　　) 圖6 A.這群氫原子可能輻射6種頻率的光子 B.有4種頻率的輻射光子能使鉀金屬板發(fā)生光電效應(yīng) C.A光照射鉀金屬板時驗電器的金屬小球帶負(fù)電 D.氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級過程中輻射出光子的動量為5.4410－27kgm/s 答案　ABD 解析　輻射出光子的頻率有C＝6種，選項A正確；由公式E＝Em－En計算可得，除了從n＝4能級躍遷到n＝3能級和從n＝3能級躍遷到n＝2能級過程中輻射出的光子能量小于金屬鉀的逸出功外，其余4種輻射的光子能量均能使鉀金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，選項B正確；發(fā)生光電效應(yīng)時，由于光電子從金屬表面逸出，鉀金屬板和驗電器的金屬小球均帶正電，選項C錯誤；由p＝＝計算可知，選項D正確. 14.(多選)如圖7所示為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干種不同頻率的光.關(guān)于這些光下列說法正確的是(　　) 圖7 A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的 B.頻率最小的光是由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的 C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D.用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 答案　BD 解析　在所有輻射出的光中，最容易產(chǎn)生衍射的是波長最長、頻率最小的光，由hν＝Em－En知，從n＝4能級躍遷到n＝3能級的光能量最小，頻率最小，選項A錯誤，B正確；根據(jù)C＝C＝6可知，處于n＝4能級的大量氫原子最多可輻射出6種不同頻率的光，選項C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為－3.40eV－(－13.6) eV＝10.2eV，大于金屬鉑的逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，選項D正確. 15.(多選)(2018嘉興一中期末)如圖8是氫原子能級圖，大量處在激發(fā)態(tài)n＝5能級的氫原子向低能級躍遷，a是從n＝4能級躍遷到n＝2能級產(chǎn)生的光，b是從n＝5能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光.已知某金屬的極限頻率ν＝5.531014Hz，普朗克常量h＝6.610－34Js，電子電荷量e＝1.610－19C，則(　　) 圖8 A.在相同的雙縫干涉實驗裝置中，a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光的更寬 B.a光和b光的光子動量之比為255∶97 C.用a光照射該金屬時，能產(chǎn)生最大初動能為0.27eV的光電子 D.在同樣的玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度 答案　BC 16.(多選)(2017浙江11月選考15)a、b是兩種單色光，其光子能量分別為εa和εb，且＝k，(　　) A.則a、b的光子動量之比＝1∶k B.若a、b入射到同一雙縫干涉裝置上，則相鄰亮條紋的間距之比＝1∶k C.若a、b都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子最大初動能之差Eka－Ekb＝εb(k－1) D.若a、b是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到a態(tài)和b態(tài)時產(chǎn)生的，則a、b兩態(tài)能級之差Ea－Eb＝εb(k－1) 答案　BC 解析　根據(jù)德布羅意方程λ＝以及光子的能量ε＝h，聯(lián)立可得p＝，所以＝＝k∶1，選項A錯誤；Δx＝，由ε＝可得Δx＝，因此＝＝1∶k，選項B正確；光電子最大初動能Ek＝hν－W0＝ε－W0，因此Eka－Ekb＝(k－1)εb，選項C正確；a、b兩態(tài)能級之差Ea－Eb＝εb－εa＝(1－k)εb，選項D錯誤.