选择题专题之原子物理学学案2-NOAN

选择题之原子物理学学案

一、光电效应 波粒二象性

1．光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－

9 s 。

(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。 2．爱因斯坦光电效应方程

(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0。

(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 3．光电流和饱和光电流

金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

4．入射光强度与光子能量

入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量。光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。 5．光电效应的两个图像

(1)光电子的最大初动能随入射光频率变化而变化的图像如图所示。

依据12m v 2max ＝hν－hν0可知：当E k ＝12

m v 2

max ＝0时，ν＝ν0，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的极限频率。

斜率k ＝h ——普朗克常量。

图线在纵轴上的截距的绝对值等于金属的逸出功：W 0＝hν0。

(2)光电流随外电压变化的规律

如图所示，纵轴表示光电流，横轴表示阴、阳两极处所加外电压。 当U ＝－U ′时，光电流恰好为零，此时能求出光电子的最大初动能，即E k ＝eU ′，此电压称为遏止电压。

当U ＝U 0时，光电流恰达到饱和光电流，此时所有光电子都参与了导电，电流最大为I max 。 6．光的波粒二象性

(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。

(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。

(3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hc

λ

中，ν和λ就是波的概念。

(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 7．物质波

(1)定义：任何一个运动着的物体，都有一种波与之对应，这种波称为物质波。

(2)公式：物质波的波长λ＝h

p

，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。

1．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。h 为普朗克常量。下列说法正确的是( )

A ．若νa >νb ，则一定有U a

B ．若νa >νb ，则一定有E k a >E k b

C ．若U a

D ．若νa >νb ，则一定有hνa －

E k a >hνb －E k b

2．(2016·全国卷Ⅰ)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是()

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

3．(2015·全国卷Ⅱ)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是() A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关4．(2017·北京市朝阳区模拟)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压U c(即图甲所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的U c-ν图像如图乙所示。下列说法正确的是()

A．该金属的截止频率约为4.30×1014 Hz

B．该金属的截止频率约为5.50×1014 Hz

C．该图线的斜率为普朗克常量

D．该图线的斜率为这种金属的逸出功

5．[多选]关于物质波，下列说法错误的是()

A．任何运动的物体都伴随着一种波，这种波叫做物质波

B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

D．宏观物体尽管具有波动性，但它们不具有干涉、衍射等现象

二、原子结构、氢原子的能级跃迁

1．原子结构与原子光谱

2．氢原子能级图与原子跃迁问题的解答技巧

(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。

(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝E m－E n求得。若求波长可由公式c ＝λν求得。

(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。

(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。

①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n(n－1)

2。

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。

1．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示。下列说法中正确的是()

A．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关

B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型

C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型

D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型

2.如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发

态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()

A．原子A可能辐射出3种频率的光子

B．原子B可能辐射出3种频率的光子

C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E1

D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

3．[多选](2018届高三·河南豫南九校联考)如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能