2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)32 光電效應(yīng) 氫原子光譜（含解析）新人教版

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)(三十二) 光電效應(yīng) 氫原子光譜 (建議用時(shí)：40分鐘) [基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練] 題組一：光電效應(yīng)　波粒二象性 1．(2019·南寧模擬)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布，與黑體的溫度無(wú)關(guān) B．德布羅意提出了實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性的猜想，而電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想 C．用頻率一定的光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間發(fā)出的光電子數(shù)越多 D．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性 A　[根據(jù)黑體輻射規(guī)律知，黑體輻射電磁波的強(qiáng)度，按波長(zhǎng)的分布，只與黑體的溫度有關(guān)，A錯(cuò)誤。德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，之后電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想，

2、B正確。用頻率一定的光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，則光束中的光電子的數(shù)目越多，單位時(shí)間發(fā)出的光電子數(shù)越多，C正確。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性，D正確。] 2．(2019·大慶檢測(cè))關(guān)于光電效應(yīng)及波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性 B．光的波長(zhǎng)越大，能量越大 C．紫外線照射鋅板，發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板帶負(fù)電 D．光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功無(wú)關(guān) A　[愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)成功解釋了光電效應(yīng)，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，A正確。光的波長(zhǎng)越大，則頻率越低，能量越小，B錯(cuò)誤。紫外線照射鋅板，發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板因失去電子而帶正電，

3、C錯(cuò)誤。光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，而金屬的逸出功只與極限頻率有關(guān)，與光電子的最大初動(dòng)能無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。] 3.(多選)(2019·日照模擬)某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，E、ν0為已知量。由圖線信息可知(　　) A．逸出功W0＝E B．圖象的斜率表示普朗克常量的倒數(shù) C．圖中E與ν0的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均無(wú)關(guān) D．若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動(dòng)能為3E AC　[根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，Ek＝0時(shí)，有hν0－W0＝0，所以逸出功W0＝hν0，由題圖可知，ν＝0時(shí)，得－E＝0－W0，所以W

4、0＝E，A正確。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，任何一種金屬的逸出功W0一定，說(shuō)明Ek隨頻率ν的變化而變化，且是線性關(guān)系，直線的斜率等于普朗克常量，B錯(cuò)誤。根據(jù)A的分析可知，E等于金屬的逸出功，所以題圖中E與ν0的值與入射光的強(qiáng)度、頻率均無(wú)關(guān)，C正確。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，若入射光頻率為3ν0，則光電子的最大初動(dòng)能為2E，D錯(cuò)誤。] 4．(多選)(2019·鄭州模擬)如圖甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)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(duì)于這

5、兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，所以遏止電壓Uc不同 B．光電子的最大初動(dòng)能不同 C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D．兩個(gè)光電管的Uc-ν圖象的斜率可能不同 ABC　[根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，根據(jù)能量守恒定律得eUc＝Ekm，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也不同，A正確。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動(dòng)能不同，B正確。雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單

6、位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，而飽和光電流也可能相同，C正確。由Uc＝－可知，Uc-ν圖象的斜率k＝＝C(常數(shù))，所以兩個(gè)光電管的Uc-ν圖象的斜率一定相同，D錯(cuò)誤。] 題組二：氫原子光譜和玻爾理論 5．(2019·北京檢測(cè))太陽(yáng)的連續(xù)光譜中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線。產(chǎn)生這些暗線是由于(　　) A．太陽(yáng)表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素 B．太陽(yáng)內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素 C．太陽(yáng)表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素 D．太陽(yáng)內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素 C　[太陽(yáng)光譜是太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的光在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層的時(shí)候，被其中的某些元素吸收而產(chǎn)生的，是一種吸收光譜，所以太陽(yáng)光的光譜中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)著

7、太陽(yáng)大氣層中的某些元素的特征譜線，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。] 6．(多選)(2019·邯鄲檢測(cè))下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，最多可放出兩種頻率的光子 B．一個(gè)氫原子由n＝3的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷，最多可放出兩種頻率的光子 C．實(shí)際上，原子中的電子沒(méi)有確定的軌道，所以玻爾的氫原子模型是沒(méi)有實(shí)際意義的 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu) BD　[一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，最多可放出3種不同頻率的光子，A錯(cuò)誤。一個(gè)氫原子由n＝3的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷，最多可放出兩種頻率的光子，分別為n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，B正確

8、。原子中的電子沒(méi)有確定的軌道，在空間各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，而玻爾的氫原子模型作出了定態(tài)與躍遷的假設(shè)，成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，C錯(cuò)誤。α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，D正確。] 7.(2019·商丘模擬)如圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的3種波長(zhǎng)的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D C　[從能級(jí)圖可知，E3－E1>E2－E1>E3－E2，根據(jù)Em－En＝h知，λa<λc<λb，C正確。] 8．(多選)(2019·北京檢測(cè))下列五幅圖涉及不同的物理知識(shí)

9、，其中說(shuō)法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　乙　　 丙　　　　　　　丁　 A．如圖甲：原子是由原子核和核外電子組成的，原子核是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成的 B．如圖乙：盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 C．如圖丙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能 D．如圖丁：普朗克通過(guò)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 AD　[原子由原子核和核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，A正確。盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯(cuò)誤。用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，C錯(cuò)誤。普朗克通過(guò)研究黑體輻射提出能量子的

10、概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一，D正確。] [考點(diǎn)綜合練] 9．(2019·株洲檢測(cè))如圖為氫原子能級(jí)圖?，F(xiàn)有一群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，用這些氫原子輻射出的光照射逸出功為2.13 eV的某金屬，已知電子的電荷量為1.6×10－19 C，則(　　) A．這些氫原子能輻射出3種不同頻率的光子 B．這些氫原子輻射出光子后，電子的總能量保持不變 C．這些氫原子輻射出的所有光都能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．該金屬逸出的所有光電子中，初動(dòng)能的最大值為1.7×10－18 J D　[根據(jù)C＝6知，這些氫原子可以輻射出6種不同頻率的光子，A錯(cuò)誤。這些氫原子輻射出光子后，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能

11、減小，總能量會(huì)減小，B錯(cuò)誤。氫原子由n＝4躍遷到n＝3產(chǎn)生的光的能量E43＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV<2.13 eV，所以不能使逸出功為2.13 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤。氫原子由n＝4向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子能量最大，頻率最大，最大能量E41＝12.75 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，入射光的能量越高，則電子的動(dòng)能越大，初動(dòng)能的最大值Ekm＝(12.75－2.13)eV＝10.62 eV≈1.7×10－18 J，D正確。] 10．(2019·廈門檢測(cè))如圖甲所示為氫原子能級(jí)圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出多種不同頻率的

12、光，其中用從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射如圖乙所示光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，則(　　) 甲　　　　　　乙 A．改用從n＝4能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射，一定能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng) B．改用從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射，不能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng) C．改用從n＝4能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射，逸出光電子的最大初動(dòng)能不變 D．入射光的強(qiáng)度增大，逸出光電子的最大初動(dòng)能也增大 A　[根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4向n＝2躍遷時(shí)輻射光子的能量小于從n＝4向n＝1躍遷時(shí)輻射光子的能量，一定能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)，A正確。根據(jù)躍遷規(guī)律可知，從高能級(jí)向

13、低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的能量等于這兩個(gè)能級(jí)差，從n＝3能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子能量大于從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子的能量，一定能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤。改用從n＝4能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射時(shí)，入射光能量變大，因此逸出光電子的最大初動(dòng)能變大，C錯(cuò)誤。入射光的強(qiáng)度增大，不會(huì)影響逸出光電子的最大初動(dòng)能，只會(huì)使逸出的光電子數(shù)目增多，D錯(cuò)誤。] 11.(2019·合肥模擬)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確

14、的是(　　) A　　　　B　　　　　C　　　　D C　[頻率相同的光照射金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能相等，根據(jù)Ekm＝eUc知，遏止電壓相等，光越強(qiáng)，飽和光電流越大，C正確。] 12．(2019·臺(tái)州模擬)下表是按照密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點(diǎn)連線，可得直線方程，如圖所示。 則這種金屬的截止頻率約為(

15、　　) A．3.5×1014 Hz　　 B．4.3×1014 Hz C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz B　[遏止電壓為零時(shí)，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.3×1014 Hz，B正確。] 13.(2019·常州檢測(cè))用頻率為ν0的光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，測(cè)出光電流i隨電壓U的關(guān)系圖象如圖所示，已知普朗克常量為h，電子的帶電荷量為e，求： (1)照射在金屬表面上的這束光的最小功率P； (2)該金屬的極限頻率νc。 解析：(1)由于飽和光電流為I0，可知單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子的個(gè)數(shù)n＝ 照射到金屬上的光子全部被金屬吸收，則照射到金屬上的光子的個(gè)數(shù)N＝ 所以這束光照射在金屬表面上的功率P＝N·hν0＝。 (2)由動(dòng)能定理及Uc為遏止電壓可知，電子的最大初動(dòng)能Ekm＝eUc 根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν0－h(huán)νc 所以該金屬的極限頻率νc＝。 答案：(1)　(2) - 7 -