2023年高三物理二輪練習(xí)26 光電效應(yīng)、玻爾原子模型（解析版）

2023年高三物理二輪高頻考點(diǎn)沖刺突破

專(zhuān)題26光電效應(yīng)、玻爾原子模型

專(zhuān)練目標(biāo)______________________________專(zhuān)練內(nèi)容______________________________

目標(biāo)1高考真題（IT—4T）

目標(biāo)2有關(guān)光電管的問(wèn)題（5T—8T）

目標(biāo)3有關(guān)光電效應(yīng)的圖像問(wèn)題（9T—12T）

目標(biāo)4波爾原子模型（13T—16T）

【典例專(zhuān)練】

一、高考真題

1.如圖為氫原子的能級(jí)示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為2.53~2.76eV,紫光光子的能量范圍為2.76~

若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（）

3.10eVo

n￡7eV

∞---------------------0

5----------------------0.54

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1------------------------13.60

A.10.20eVB.12.09eVC.12.75eVD.13.O6eV

【答案】C

【詳解】由題知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍(lán)光，不輻射紫光，則由藍(lán)光光子能量范圍可知從

氫原子從〃=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷可輻射藍(lán)光，不輻射紫光（即從〃=4,躍遷到〃=2輻射藍(lán)光），則需激

發(fā)氫原子到π=4能級(jí)，則激發(fā)氫原子的光子能量為4E=ELE∣=12.75eV故選C-

2.如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓4與入射光頻率U的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)直接

證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量心由圖像可知（）

A.鈉的逸出功為牝.B.鈉的截止頻率為8.5x10“HZ

C.圖中直線(xiàn)的斜率為普朗克常量4D.遏止電壓S與入射光頻率U成正比

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有=線(xiàn)2根據(jù)電效應(yīng)方程有EkM=M-%

當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)S為。時(shí)，解得%=/匕，A正確；

B.鈉的截止頻率為，，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于&5xl0"Hz，B錯(cuò)誤；

c.結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得=2hγ-W-可知，圖中直線(xiàn)的斜率表示h2,C錯(cuò)誤；

eee

D.根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓s與入射光頻率U成線(xiàn)性關(guān)系，不是成正比，D錯(cuò)

誤。故選A。

3.不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的特性，在科研、生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。a、b兩單色光在電磁波譜中

的位置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

a光b光

長(zhǎng)波短波微波紅外線(xiàn)紫外線(xiàn)X射線(xiàn)7射線(xiàn)

A.若°、&光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生”光的能級(jí)能量差大

B.若a、6光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，。光的衍射現(xiàn)象更明顯

C.若a、b光分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)，。光的遏止電壓高

D.若“、6光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，α光的干涉條紋間距大

【答案】BD

【詳解】由圖中4、b兩單色光在電磁波譜中的位置，判斷出4光的波長(zhǎng)片大于b光的波長(zhǎng)兒，“光的頻率

匕小于b光的頻率以。

A.若°、6光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件捫=En-M可知產(chǎn)生α光的能級(jí)能

量差小，故A錯(cuò)誤；

B.若a、6光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，。光的衍射現(xiàn)象更明顯，故B

正確；

C.在分別照射同?光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程eU,=&=尿-%可知。光的遏止

電壓低，故C錯(cuò)誤；

D.4、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，相鄰兩條亮紋或暗紋的中心間距■=可知。光的干涉條

紋間距大，故D正確。故選BD。

4.一群處于”=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，則（）

A.需要向外吸收能量

B.共能放出6種不同頻率的光子

C.〃=4向〃=3躍遷發(fā)出的光子頻率最大

D.〃=4向”=1躍遷發(fā)出的光子頻率最大

【答案】BD

【詳解】A.高能級(jí)向低能級(jí)躍遷向外放出能量，以光子形式釋放出去，故A錯(cuò)誤；

B.最多能放不同頻率光子的種數(shù)為C：=6故B正確；

CD.從最高能級(jí)向最低能級(jí)躍遷釋放的光子能量最大，對(duì)應(yīng)的頻率最大，波長(zhǎng)最小，則〃=4向”=1躍遷發(fā)

出的光子頻率最大，故D正確，C錯(cuò)誤。故選BD。

二、有關(guān)光電管的問(wèn)題

5.圖甲為研究光電效應(yīng)的電路，K極為金屬鈉（截止頻率為5.53X10∣4HZ,逸出功為2.29eV）?圖乙為氫原

子能級(jí)圖。氫原子光譜中有四種可見(jiàn)光，分別是從〃=6、5、4、3能級(jí)躍遷到〃=2能級(jí)產(chǎn)生的。下列說(shuō)法

正確的是（）

A.氫原子光譜中有三種可見(jiàn)光能夠讓圖甲K極金屬發(fā)生光電效應(yīng)

B.大量處于〃=5能級(jí)的氫原子最多能輻射出8種不同頻率的光

C.僅將圖甲中P向右滑動(dòng)，電流計(jì)示數(shù)一定變大

D.僅將圖甲中電源的正負(fù)極顛倒，電流計(jì)示數(shù)一定為O

【答案】A

【詳解】A.從〃=6、5、4、3能級(jí)躍遷到w=2能級(jí)產(chǎn)生的光的能量分別為3.02eV、2.86eV、2.55eV,、1.89

eV,大于2.29eV的躍遷有三種，即氫原子光譜中有三種可見(jiàn)光能夠讓圖甲K極金屬發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A

正確；

B.大量處于〃=5能級(jí)的氫原子最多能輻射出C；=10種不同頻率的光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤：

C.僅將圖甲中尸向右滑動(dòng)，正向電壓變大，則開(kāi)始階段電流計(jì)示數(shù)變大，當(dāng)達(dá)到飽和光電流時(shí)，電流不再

增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.僅將圖甲中電源的正負(fù)極顛倒，光電管加反向電壓，仍有光電子到達(dá)A極，即電流計(jì)示數(shù)不一定為0,

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。

6.如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流

表G的示數(shù)不為零，移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零。則

下列說(shuō)法正確的是（）

A.光電子的最大初動(dòng)能始終為1.05eV

B.光電管陰極的逸出功為1.7eV

C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向α端滑動(dòng)時(shí)，反向電壓增大，電流增大

D.改用能量為2.5eV的光子照射，移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c,電流表G中可能有電流

【答案】D

［詳解）AB.由電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零可知,光電子的最大初動(dòng)能&=eU=1.7eV

同種金屬的逸出功相同，所以光電子的最大初動(dòng)能始終為L(zhǎng)7eV,由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程線(xiàn)=加-%

可得光電管陰極的逸出功為％=L05eV故AB錯(cuò)誤；

C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向。端滑動(dòng)時(shí)，反向電壓增大，電流變小，故C錯(cuò)誤；

D.改用能量為2.5eV的光子照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能1=E-%=1.45eV這時(shí)遏止電壓為

E'

U'=l=l?45V所以移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c,電流表G中也可能有電流，故D正確。故選D。

e

7.光照射金屬時(shí)逸出電子的現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，如圖所示是用來(lái)研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路圖，關(guān)

于光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律、實(shí)驗(yàn)電路圖和理論解釋?zhuān)铝姓f(shuō)法正確的有（）

A.S,κ>0時(shí)，電壓越大將會(huì)有更多乃至全部光電子到達(dá)/

B.時(shí)，光照越強(qiáng)時(shí)電壓越大才能阻止光電子到達(dá)N

C.只要光照強(qiáng)度足夠大，一定能夠使K板逸出光電子

D.逸出的光電子能否到達(dá)/只取決于照射光頻率的大小

【答案】A

【詳解】A.當(dāng)光的頻率大于陰極K的極限頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，正向電壓越大，在未達(dá)到飽和電流之

前就能吸引更多的光電子落到Z極板上，甚至單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子全部到達(dá)4極板上，此時(shí)就達(dá)到了

飽和電流，故A正確；

B.反向電壓增大到直射4極板的光電子剛好未能到達(dá)4時(shí)的電壓，稱(chēng)之為遏止電壓，遏止電壓的大小取決

于照射光的頻率，跟光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C.是否發(fā)生光電效應(yīng)取決于照射光的頻率與K的極限頻率大小，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；

D.逸出的光電子能否到達(dá)人除了與照射光頻率的大小有關(guān)外，還取決于電子逸出方向、U/K的大小，故

D錯(cuò)誤。故選A。

8.現(xiàn)用某一頻率為丫的光照射在陰極K上，陰極材料極限頻率為％,如圖所示，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位

置，當(dāng)電壓表V示數(shù)為。時(shí)，電流表G示數(shù)恰好為零。電子電荷量的大小為e,普朗克常量為力，下列說(shuō)法

正確的是（）

A.若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則遏止電壓為2U+如

e

B.若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，則光電子的最大初動(dòng)能為2機(jī)

C.保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為2機(jī)

D.入射光頻率為u,若改變電路，加大小為U的正向電壓，電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為2eU

【答案】ACD

【詳解】A.根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ekm=切-加。當(dāng)電壓表V示數(shù)為。時(shí)，電流表G示數(shù)恰好為零，根據(jù)動(dòng)

能定理可得eU=Ekm若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則有琢n=2尿-和。設(shè)遏止電壓變?yōu)閁',則有e。'=耳

聯(lián)立解得U'=2U+組故A正確；

e

B.若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，則有EM=3∕〃-∕∕%=2∕^+eU故B錯(cuò)誤；

C.保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，若入射光頻率變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為

Ek=EIL-eU=2hv+eU-eU=Ihv故C正確；

D.入射光頻率為u,若改變電路，加大小為U的正向電壓，電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能為耳=Ekm+eU=2eU

故D正確。故選ACD。

三、有關(guān)光電效應(yīng)的圖像問(wèn)題

9.1916年密立根測(cè)量金屬的遏止電壓4（即圖甲所示電路中電流表G的讀數(shù)減小到零時(shí)加在電極K、A之

間的反向電壓）與入射光頻率V的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中推導(dǎo)計(jì)算出普朗克常量心圖乙為某光電管發(fā)生光電效

應(yīng)時(shí)遏止電壓UC與入射光頻率V的關(guān)系圖像，已知光電子的電荷量為e,下列說(shuō)法正確的是（）

a

B.普朗克常量〃=?

b

C.電極K的金屬材料逸出功隨入射光頻率的增大而減小

D.光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比

【答案】B

hW

【詳解】A.根據(jù)qe=?-%可知Ue=2叱-%因此當(dāng)S=O時(shí)取得截止頻率為從故A錯(cuò)誤；

ee

B.圖像斜率表示2=：因此普朗克常量力=與故B正確；

ebb

C.逸出功只與金屬材本身類(lèi)有關(guān)，故C錯(cuò)誤：

D.根據(jù)Ek=加-%可知，光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率成一次函數(shù)關(guān)系，故D錯(cuò)誤。故選B。

10.在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到光電子最大初動(dòng)能反，"與入射光頻率V的關(guān)系如圖所示，金屬材料甲、乙

的圖線(xiàn)與橫、縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為.、6、-C和"，普朗克常量為人由圖可知（）

A.金屬材料甲發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率

C

B.金屬材料甲的逸出功為C

C.在最大初動(dòng)能后,“與入射光頻率V的關(guān)系圖線(xiàn)中，甲和乙不可能平行

D.用頻率v>6的光分別照射甲、乙兩金屬，逸出的光電子的最大初動(dòng)能相同

【答案】B

【詳解】由光電效應(yīng)方程及-%由圖可得圖線(xiàn)的斜率為普朗克常量人=￡=即兩圖線(xiàn)平行；由

BC.Eknl=g,

圖可知金屬材料甲、乙的逸出功分別為C和"，故B正確，故C錯(cuò)誤；

A.金屬材料甲發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率u≥α,而α=f,可得u≥?;故A錯(cuò)誤；

hh

由光電效應(yīng)方程可知，用頻率的光分別照射甲、乙兩金屬，甲逸出的光電子的最大初動(dòng)

D.Ebn%V-%UNb

能大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選B。

11.圖甲、乙、丙、丁均為關(guān)于光電效應(yīng)的四幅圖像。下列說(shuō)法正確的是（）

A.若電子的電荷量為e,則由圖甲可得普朗克常量〃=三

B.由圖乙可知，虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功大

C.由圖丙可知，在光的頻率不變（即顏色不變）的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大

D.由圖丁可知，光電管兩端的電壓越高，光電流一定越大

【答案】AC

【詳解】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程紇=丘-切。結(jié)合動(dòng)能定理（有=捫

A.Me=Efoneq

整理得（=±,-L%結(jié)合題圖甲有A=或=二解得〃=拄故A正確；

B.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=加-少可知，Ek-U圖像橫截距的絕對(duì)值表示極逸出功，因此實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)

金屬的逸出功比虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)金屬的逸出功大，故B錯(cuò)誤：

C.當(dāng)入射光的頻率一定時(shí)，飽和光電流由入射光的強(qiáng)度決定，即在入射光的顏色不變的情況下，入射光越

強(qiáng)，光子數(shù)越多，飽和光電流越大，故C正確；

D.分析題圖丁可知，當(dāng)達(dá)到飽和光電流以后，增大光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯(cuò)誤。

故選D。

12.如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(xiàn)，直線(xiàn)與橫軸的

交點(diǎn)坐標(biāo)（4.27,0）,與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為（5.5,0.5）.,由圖可知（）

A.該金屬的截止頻率為4.27x1014Hz

B.該金屬的截止頻率為5.5xl0i4Hz

C.該圖線(xiàn)的斜率表示普朗克常量

D.該金屬的逸出功為0.5eV

【答案】AC

【詳解】AB.由光電效應(yīng)方程Et=加一廊可知，圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率。故A正確；B錯(cuò)誤;

C.圖線(xiàn)的斜率表示普朗克常量瓦故C正確；

D.該金屬的逸出功閱=6o=6.63xlO34χ4.27xlθMj=1.77eV故D錯(cuò)誤。故選AC。

四、波爾原子模型

13.如圖所示為氫原子能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于〃=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，使它們發(fā)出的光照射到金

屬鈉上，金屬鈉產(chǎn)生的所有光電子中初動(dòng)能的最大值為10.46eV,在這些氫原子發(fā)出的光中，頻率低于鈉的

截止頻率的種數(shù)有()

V

〃C

￡0/

∞

554

4-0.85

3-07.51

24O

-3.

1------------------------13.6

A.0B.2種C.4種D.6種

【答案】B

【詳解】這些光子中自〃=4能級(jí)向〃=1能級(jí)躍遷的光子能量最大，即EmaX=H).85-(T3.6)]eV=12.75eV

由光電效應(yīng)方程得，鈉的逸出功叫=/「耳=(12.75-10.46把丫=2.296丫，〃=4能級(jí)向"=3能級(jí)、〃=3能

級(jí)向"=2能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光子的能量小于鈉的逸出功，因此在這些氫原子發(fā)出的光中，低于鈉的截止頻率

的光子種數(shù)有2種。故選B。

14.He+、Li?+等離子具有與氫原子類(lèi)似的原子結(jié)構(gòu)模型，又稱(chēng)為“類(lèi)氫離子"。He+從能級(jí)N躍遷到能級(jí)M,

釋放頻率為匕的光子，從能級(jí)P躍遷到能級(jí)"，吸收頻率為乙的光子，且匕>匕，則它從能級(jí)N躍遷到能

級(jí)產(chǎn)時(shí)()

A.吸收頻率為匕+匕的光子

B.釋放頻率為匕+匕的光子

C.吸收頻率為匕-匕的光子

D.釋放頻率為匕-匕的光子

【答案】B

【詳解】He'從能級(jí)N躍遷到能級(jí)〃，釋放頻率為匕的光子，說(shuō)明能級(jí)N的能量大于能級(jí)”的能量，且兩

能級(jí)能量差為=人匕同理能級(jí)P的能量小于能級(jí)的能量，且兩能級(jí)能量差為-Ep=他所以

EN-EMMgu

與V-與=〃匕+4匕從能級(jí)N躍遷到能級(jí)P釋放光子，且光子的頻率為匕+匕，B正確。故選B。

15.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，則下列說(shuō)法正確的是()

EIeN

O

-0.54eV

-0.85eV

-1.51eV

2--------------------3.40eV

1----------------------T3.6eV

A.若已知可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62eV?3.11eV,則處于第4能級(jí)狀態(tài)的氫原子，輻射光的譜線(xiàn)在可見(jiàn)

光范圍內(nèi)的有2條

B.當(dāng)氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，氫原子的電勢(shì)能增加，電子的動(dòng)能減小

處于第能級(jí)狀態(tài)的氫原子，輻射出三種波長(zhǎng)分別為入、入、的三條譜線(xiàn)，則入入+入

C.312λ3(λl>λ2>λ3)I=23

D.若處于第2能級(jí)狀態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)輻射出的光能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則從第5能級(jí)躍遷

到第2能級(jí)時(shí)輻射出的光也一定能使此金屬板發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】A

【詳解】A.若已知可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62eV?3.11eV,則處于第4能級(jí)狀態(tài)的氫原子，輻射光的譜

線(xiàn)，對(duì)應(yīng)的能量分別為AE/=-0.85eV-(-1.5IeV)=O.66eV;A&=-0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV

AEs=-0.85eV-(—13.6eV)=12.75eV;AE4=一1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV;

Δf5=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV;ΔEtf=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV

在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的有2條，故A正確：

B.當(dāng)氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑減小，則氫原子的電勢(shì)能減小，而根據(jù)

名=4可知’電子的動(dòng)能增加’故B錯(cuò)誤；

C.處于第3能級(jí)狀態(tài)的氫原子，輻射出三種波長(zhǎng)分別為人1、入2、入3(λ