（通用版）2023高考物理一輪復習第12章量子論初步原子核第1節(jié)課時提能練33光電效應氫原子光譜

PAGEPAGE2課時提能練(三十三)光電效應氫原子光譜(限時：40分鐘)A級跨越本科線1．(多項選擇)盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊不同的金屬，并同時進行觀測，經(jīng)過大量的實驗，最終確定了原子的核式結構．如圖12-1-8為該實驗的裝置，其中熒光屏能隨顯微鏡在圖中的圓面內(nèi)轉動．當用α粒子轟擊金箔時，在不同位置進行觀測，如果觀測的時間相同，那么以下說法正確的選項是()圖12-1-8A．在1處看到的閃光次數(shù)最多B．2處的閃光次數(shù)比4處多C．3和4處沒有閃光D．4處有閃光但次數(shù)極少ABD[盧瑟福和他的學生做α粒子散射實驗時，得到以下結論：絕大多數(shù)α粒子直接穿過金箔，少數(shù)發(fā)生偏轉，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，A、B、D正確．]2．以下關于原子光譜的說法不正確的選項是()A．原子光譜是由物質的原子從高能級向低能級躍遷時輻射光子形成的B．不同的譜線分布對應不同的元素C．不同的譜線對應不同的發(fā)光頻率D．利用光譜分析不可以準確確定元素的種類D[原子光譜即線狀譜，是由物質的原子從高能級向低能級躍遷時輻射光子形成的；每種原子都有自己的特征譜線，可以利用它來鑒別物質或確定物質的組成局部．故D不正確，選D.]3．(多項選擇)光電效應的實驗結論是：對于某種金屬()A．無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應B．無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小D．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AD[根據(jù)光電效應規(guī)律可知A正確，B、C錯誤．根據(jù)光電效應方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，頻率ν越高，初動能就越大，D正確．]4．(多項選擇)(2022·泰州摸底)以下說法正確的選項是()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域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了各種原子光譜的實驗規(guī)律C．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，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根底上提出物質波的猜測，而電子的衍射實驗證實了他的猜測AD[普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，A正確；玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，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，B錯誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，是因為這束光的頻率太小，故C錯誤；德布羅意在愛因斯坦光子說的根底上提出物質波的猜測，而電子的衍射實驗證實了他的猜測，D正確．]5．(2022·湖南師大附中摸底)有關氫原子光譜的說法正確的選項是()A．氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B．氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C．氫原子光譜說明氫原子能量是連續(xù)的D．氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能級差無關B[由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，而氫原子在不同的軌道上的能級En＝eq\f(1,n2)E1，故氫原子的能級是不連續(xù)的，即是分立的，故C錯誤；當氫原子從較高能級軌道第n能級躍遷到較低能級軌道第m能級時，發(fā)射的光子的能量為E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1＝hν，顯然n、m的取值不同，發(fā)射光子的頻率就不同，故氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能級差有關，故D錯誤；由于氫原子發(fā)射的光子的能量：E＝En－Em＝eq\f(1,n2)E1－eq\f(1,m2)E1＝eq\f(m2－n2,n2m2)E1，所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯誤，B正確．]6．(2022·棗莊模擬)如圖12-1-9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)，當向低能級躍遷時輻射出假設干不同顏色的光．關于這些光以下說法正確的選項是()圖12-1-9A．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子波長最長B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子頻率最小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D[根據(jù)Em－En＝heq\f(c,λ)，由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光，能量最小，波長最長，故A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，頻率最小，故B錯誤；大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，可能發(fā)出光子頻率的種數(shù)n＝Ceq\o\al(2,4)＝6，故C錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金屬發(fā)生光電效應的條件是光子的能量大于電子的逸出功，故可以發(fā)生光電效應，故D正確．]7．(多項選擇)如圖12-1-10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，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由圖可知()【導學號：92492402】圖12-1-10A．該金屬的極限頻率為4.27×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eVAC[由光電效應方程Ekm＝hν－W0知圖線與橫軸交點為金屬的極限頻率，即ν0＝4.30×1014Hz，A對，B錯；該圖線的斜率為普朗克常量，C對；金屬的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D錯．]8．某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，用波長為2.5×10－7m的紫外線照射陰極．真空中光速為3.0×108m/s，元電荷為1.6×10－19C，普朗克常量為6.63×10－34J·s，求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能應分別是()A．5.3×1014Hz,2.2JB．5.3×1014Hz,4.4×10－19JC．3.3×1033Hz,2.2JD．3.3×1033Hz,4.4×10－19JB[由W＝hν0得極限頻率ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(2.21×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz＝5.3×1014Hz由光電效應方程hν＝W0＋Ekm得Ekm＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－W0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6.63×10－34×3.0×108,2.5×10－7)－2.21×1.6×10－19))J＝4.4×10－19J]B級名校必刷題9．(多項選擇)(2022·恩施模擬)用如圖12-1-11所示的裝置演示光電效應現(xiàn)象．當用某種頻率的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為i.假設改用更高頻率的光照射，此時()【導學號：92492403】圖12-1-11A．將電池正的極性反轉，那么光電管中沒有光電子產(chǎn)生B．將開關S斷開，那么有電流流過電流表GC．將變阻器的觸點c向b移動，光電子到達陽極時的速度可能變小D．只要電源的電動勢足夠大，將變阻器的觸點c向a端移動，電流表G的讀數(shù)必將變大BC[電流表有示數(shù)說明發(fā)生了光電效應，有光電子產(chǎn)生，光電管左側是正極右側是負極，電場線向右，產(chǎn)生的光電子受向左的電場力，逸出后做加速運動，將電池正的極性反轉，光電子逸出后做減速運動，也可能到達左極板，選項A錯誤；將開關S斷開，產(chǎn)生的光電子勻速運動到左側，有電流流過電流表G，選項B正確；將變阻器的觸點c向b移動，光電管兩側電壓減小，光電子到達陽極時的速度可能變小，選項C正確；當光強一定，光電流到達飽和時，即使再增大光電管兩端的電壓，光電流也不會再增加，故即使電源的電動勢足夠大，將變阻器的觸點c向a端移動，電流表G的讀數(shù)不一定變大，選項D錯誤；應選B、C.]10．(2022·保定模擬)可見光光子的能量在1.61eV～3.10eV范圍內(nèi)．如圖12-1-12所示，氫原子從第4能級躍遷到低能級的過程中，根據(jù)氫原子能級圖可判斷()圖12-1-12A．從第4能級躍遷到第3能級將釋放出紫外線B．從第4能級躍遷到第3能級放出的光子，比從第4能級直接躍遷到第2能級放出的光子頻率更高C．從第4能級躍遷到第3能級放出的光子，比從第4能級直接躍遷到第1能級放出的光子波長更長D．氫原子從第4能級躍遷到第3能級時，原子要吸收一定頻率的光子，原子的能量增加C[從n＝4能級躍遷到n＝3能級時輻射的光子能量ΔE43＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，不在可見光光子能量范圍之內(nèi)，屬于紅外線，故A錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射的光子能量ΔE42＝－0.85eV－(－3.40eV)＝2.55eV＞ΔE43，光子的頻率ν＝eq\f(ΔE,h)，所以ν43＜ν42，故B錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝1能級時輻射的光子能量ΔE41＝－0.85eV－(－13.60eV)＝12.75eV＞ΔE43，光子的波長λ＝eq\f(hc,ΔE)，所以λ43＞λ41，故C正確；從第4能級躍遷到第3能級時，原子要輻射一定頻率的光子，原子的能量減少，故D錯誤．]11．氫原子在基態(tài)時軌道半徑r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6eV.求氫原子處于基態(tài)時：(1)電子的動能；(2)原子的電勢能；(3)用波長是多少的光照射可使其電離？【解析】(1)設處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1，那么：k·eq\f(e2,r\o\al(2,1))＝eq\f(mv\o\al(2,1),r1)電子動能Ek1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×1.6×10－192,2×0.53×10－10×1.6×10－19)eV＝13.6eV.(2)E1＝Ek1＋Ep1Ep1＝E1－Ek1＝－13.6eV－13.6eV＝－27.2eV.(3)設用波長λ的光照射可使氫原子電離：eq\f(hc,λ)＝0－E1λ＝－eq\f(hc,E1)＝eq\f(－6.63×10－34×3×108,－13.6×1.6×10－19)m＝0.9141×10－7m.【答案】(1)13.6eV(2)－27.2eV(3)0.9141×10－7m12．氫原子處于基態(tài)時，原子能量E1＝－13.6eV，電子電量e＝1.6×10－19C，電子質量m＝0.91×10－30kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1＝0.53×10－10m.(1)假設要使處于n＝2能級的氫原子電離，至少要用頻率為多大的電磁波照射該氫原子？(2)氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環(huán)形電流，那么氫原子處于n＝2的激發(fā)態(tài)時，核外電子運動的等效電流為多大？(3)假設鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，今用一群處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過計算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應？【導學號：92492404】【解析】(1)要使處于n＝2能級的氫原子電離，照射光光子的能量應能使電子從n＝2能級躍遷到無限遠處，最小頻率的電磁波的光子能量應為：hν＝0－eq\f(E1,4)得ν＝8.21×1014Hz.(2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動，庫侖力提供向心力，有eq\f(ke2,r\o\al(2,2))＝eq\f(4π2mr2,T2)其中r2＝4r1.根據(jù)電流強度的定義I＝eq\f(e,T)由以上兩式得I＝eq\f(e2,16πr1)eq\r(