全品复习方案2018高考物理大一轮复习第12单元原子物理第30讲光电效应原子的跃迁课时作业

光电效应原子的跃迁基础巩固1．(多选)对光的认识，下列说法正确的是( )A．个别光子的行为表现出粒子性B．大量光子的行为表现出粒子性C．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的D．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不再具有波动性了2．1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔物理学奖的近代重大物理实验之一．如图K30­1所示是该实验装置的简化图和衍射图样，下列说法错误的是( )图K30­1A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性3．(多选)[2016·江西六校联考] 一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是( )A．无论增大照射光的频率还是增加照射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长照射光照射时间，光电子的最大初动能将增加C．只增大照射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大照射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短4．关于光电效应现象，下列说法中错误的是( )A．在光电效应现象中，只增大照射光的强度，单位时间内逸出的光电子数增多B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，照射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D．对于某种金属，只要照射光的强度足够大，就会发生光电效应5．如图K30­2所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，镁的逸出功为5.9 eV，以下说法错误的是( )图K30­2A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定能发生光电效应现象B．用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态C ．处于n ＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离D ．处于n ＝4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离技能提升6．(多选)[2016·河北唐山二模] 19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的．关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是( )A ．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流B ．若某金属的逸出功为W 0，该金属的截止频率为W 0hC ．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减少D ．一群处于n ＝4能级的氢原子向基态跃迁时，最多将向外辐射六种不同频率的光7．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________．(普朗克常量为h )8．[2016·南京、盐城二模] 用图K30­3甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J ，金属的逸出功为________ J.图K30­39．[2016·河南焦作一模] 美国物理学家密立根以精湛的技术测出了光电效应中几个重要的物理量．若某次实验中，他用光照射某种金属时发现其发生了光电效应，且得到从该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像如图K30­4所示，经准确测量发现图像与横轴的交点坐标为4.77，与纵轴交点坐标为0.5.已知电子的电荷量为1.6×10－19 C ，由图中数据可知普朗克常量为________ J ·s ，金属的极限频率为________ Hz.(均保留两位有效数字)图K30­410．[2016·石家庄模拟] 氢原子能级图如图K30­5所示，氢原子质量为m H ＝1.67×10－27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n ＝5的能级．(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，最多可能辐射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p ＝h νc表示(h 为普朗克常量，ν为光子频率，c 为真空中光速)，求跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)图K30­5挑战自我11．原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)．一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰．(1)能否使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级图如图K30­6所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？图K30­6课时作业(三十)1．AC [解析] 光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A 正确，B 错误；光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子本身的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，C 正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，D 错误．2．C [解析] 亮条纹是电子到达概率大的地方，该实验说明物质波理论是正确的，说明实物粒子具有波动性，但该实验不能说明光子具有波动性，选项C 错误，A 、B 、D 正确．3．AC [解析] 增大照射光的频率，或增加照射光的强度，金属逸出功都将不变，它只与极限频率有关，选项A 正确；根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0可知，光电子的最大初动能由照射光的频率和逸出功决定，只延长照射光照射时间，光电子的最大初动能将不变，选项B 错误；只增大照射光的频率，光电子的最大初动能将增大，选项C 正确；发生光电效应的条件是照射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的时间几乎是同时的，选项D 错误．4．D [解析] 对确定的某种光而言，照射光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，光电子的最大初动能E km ＝h ν－W 0，光电子的最大初动能越大，照射光的频率越大，选项A 、B 正确；根据c ＝λν，照射光的频率必须大于发生光电效应的截止频率，波长必须小于最大波长，选项C 正确；发生光电效应的条件是照射光的频率大于截止频率，选项D 错误．5．C [解析] 氢原子从高能级向基态跃迁放出的光子能量E ≥10.2 eV>5.9 eV ，选项A 正确；因为11.0 eV>10.2 eV ，故通过碰撞的方式可使基态氢原子跃迁，选项B 正确；使n ＝2能级的氢原子电离所需最小能量为3.4 eV ，但有的紫外线光子能量小于3.4 eV ，选项C 错误；使n ＝4能级的氢原子电离所需最小能量为0.85 eV ，紫外线光子能量大于3.11 eV ，选项D 正确．6．BCD [解析] 发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，选项A 错误；金属的逸出功W 0＝h ν，得：ν＝W 0h，选项B 正确；强度一定的光照射某金属发生光电效应时，照射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，选项C 正确；一群处于n ＝4能级的氢原子向基态跃迁的过程中，根据N ＝C 24＝6知，最多将向外辐射六种不同频率的光子，选项D 正确．7．越大 2（h ν＋E 1）m[解析] 电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，h ν＋E 1＝12mv 2，所以电离后电子速度为2（h ν＋E 1）m . 8．3.2×10－19 4.8×10－19[解析] 由题图乙可知，遏止电压是－2 V 时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为：2 eV ＝3.2×10－19 J ，根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0，W 0＝3 eV ＝4.8×10－19 J.9．6.5×10－34 4.8×1014[解析] 根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，可知E k ­ν图像的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为νc ＝4.77×1014 Hz ≈4.8×1014 Hz ，又W 0＝h νc ，结合图像联立两式解得：h ＝6.5×10－34 J ·s.10．(1)10种 (2)4.17 m/s[解析] (1)不同频率的光的种类最多有 N ＝C 25＝5×42＝10(种)． (2)由动量守恒定律有0＝m H v H －p 光子p 光子＝h νc当ν最大时，反冲速率v H 最大．又h νm ＝E 5－E 1＝－0.54 eV －(－13.6) eV ＝13.06 eV ＝2.09×10－18 J.故v Hm ＝h νm cm H ＝ 2.09×10－183.0×108×1.67×10－27m/s ＝4.17 m/s. 11．(1)不能 (2)27.2 eV[解析] (1)设运动氢原子的速度为v 0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v ，损失的动能ΔE 被基态氢原子吸收．若ΔE ＝10.2 eV ，则基态氢原子可由n ＝1能级跃迁到n ＝2能级．由动量守恒定律和能量守恒定律有mv 0＝2mv12mv 20＝12mv 2＋12mv 2＋ΔE 12mv 20＝E k E k ＝13.6 eV解以上各式得ΔE ＝12×12mv 20＝6.8 eV 因为ΔE ＝6.8 eV<10.2 eV ，所以不能使基态氢原子发生能级跃迁．(2)若要使基态氢原子电离，则ΔE ≥13.6 eV ，代入(1)中得E k ≥27.2 eV.。