2023年高考物理知識點復習：光電效應　波粒二象性（附答案解析）

2023年高考物理熱點復習：光電效應波粒二象性

(2023高考課標解讀】

一、光電效應波粒二象性

1.光電效應

(1)定義：在光的照射下從金屬表面發(fā)射出電子的現(xiàn)象(發(fā)射出的電子稱為光電子)。

(2)產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于金屬極限頻率。

(3)光電效應規(guī)律

①存在著飽和電流：對于一定顏色的光，入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。

②存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強弱無

關(guān)。當入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應。

③光電效應具有瞬時性：當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時

立即產(chǎn)生光電流，時間不超過10一9s。

2.光電效應方程

(1)基本物理量

①光子的能量￡=加，其中人=6.626x1034J?s(稱為普朗克常量)。

②逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

③最大初動能：發(fā)生光電效應時，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所

具有動能的最大值。

(2)光電效應方程：Ek=九一%。

【知識拓展】與光電效應有關(guān)的五組概念對比

1.光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面

受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應的因，光電子是果。

2.光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，

可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的

初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大

初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。

3.光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加

正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽

和光電流與所加電壓大小無關(guān)。

4.入射光強度與光子能量:入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。

5.光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射

金屬產(chǎn)生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光

強度之間沒有簡單的正比關(guān)系。

二、α粒子散射實驗與核式結(jié)構(gòu)模型

1.實驗現(xiàn)象

絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進,但少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，

極少數(shù)a粒子甚至被撞了回來。如圖所示。

2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型

在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負電的電

子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。

三、氫原子光譜和玻爾理論

I.光譜

(1)光譜：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光

譜。

(2)光譜分類：①線狀譜光譜是一條條的亮線。

②連續(xù)譜光譜是連在一起的光帶。

(3)氫原子光譜的實驗規(guī)律：巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式;=

區(qū)&一/"=3,4,5,…),R是里德伯常量，Λ=1.10×107m〃為量子數(shù)。

2.玻爾理論

(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電

子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。

(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能

量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即加=E,LE必是普朗克常量，Λ=6.63×10^34J?s)o

(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不

連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。

3.氫原子的能級、能級公式

(1)氫原子的能級圖

能級圖如圖所示。

113.6

(2)氫原子的能級公式

E,,=*E∣("=1,2,3,…)，其中田為基態(tài)能量，其數(shù)值為田=-13.6eV。

(3)氫原子的半徑公式

%=/"(〃=1,2,3,…)，其中.為基態(tài)半徑,又稱玻爾半徑,其數(shù)值為n=0.53xl0Rm.

[2023高考押題】

1.下列說法正確的是()

A.盧瑟福的粒子散射實驗揭示子原子核有復雜的結(jié)構(gòu)

B.在重核裂變過程中，原子核比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)減小

C.光電效應實驗中遏止電壓與入射光的頻率和金屬材料的逸出功均有關(guān)

D.氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的

動能減小，電勢能減小

【分析】盧瑟福的ɑ粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，重核裂變的過程中釋放能量：

根據(jù)光電效應方程，結(jié)合動能定理分析；由玻爾理論分析D。

【解答】解：A.盧瑟福的a粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，故A錯誤。

B.重核裂變的過程中釋放能量，生成物比反應物更穩(wěn)定，所以生成物的比結(jié)合能增大，故B

錯誤；

C根據(jù)eUc=hv-Wo

光電效應實驗中遏止電壓UC與入射光的頻率V和金屬材料的逸出功WO均有關(guān),故C正確；

D.山玻爾理論可知，氫原子的核外電子山較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光

子，同時電子的運動半徑減小，動能增大，電勢能減小，故D錯誤；

故選：Co

2.關(guān)于近代物理，下列說法正確的是（）

A.盧瑟福由α粒子散射實驗確立了原子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)

B.基態(tài)的一個氫原子吸收一個光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后，可能發(fā)射3種頻率的光子

C.光電效應揭示了光的波動性，表明光子具有能量

D.氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)的

【分析】本題關(guān)鍵要知道：盧瑟福通過分析a粒子散射實驗結(jié)果，建立了原子的核式結(jié)構(gòu)

模型；根據(jù)玻爾理論分析；光電效應揭示了光的粒子性；氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)

的。

【解答】解：A.盧瑟福由a粒子散射實驗確立了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，故A錯誤；

B.基態(tài)的一個氫原子吸收一個光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后，最多能發(fā)射2種頻率的光子，即

對應于3-2,2-1兩種躍遷，故B錯誤；

C.光電效應揭示了光的微粒性，表明光子具有能量，故C錯誤；

D.氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)的，故D正確。

故選：D。

3.下列說法正確的是（）

A.放射性物質(zhì)的溫度降低，其半衰期將變長

B.大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，將輻射出6種不同頻率的光

C.若一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，改用波長較長的光照射就可能發(fā)生

D.氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子動能增加

【分析】放射性物質(zhì)的半衰期與溫度無關(guān)，根據(jù)數(shù)學方法分析B項，根據(jù)光電效應的條件

分析C項，根據(jù)波爾理論分析D項。

【解答】解：A.放射性物質(zhì)的半衰期與溫度無關(guān)，溫度降低，其半衰期不變，故A錯誤；

B.大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，將輻射出=6種不同頻率的光，故B正

確；

C.若一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，改用波長較長的光照射，頻率更低，不可

能發(fā)生光電效應，故C錯誤;

D.根據(jù)牛頓第二定律得k1122=mvi

r2「

根據(jù)動能的定義

bk-?mv

解得

kq/2

Ek=

2r

氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大軌道時，電子動能減小，故D錯誤。

故選：Bo

4.如圖甲是研究光電效應規(guī)律的實驗裝置圖，用綠光照射陰極K,實驗測得電流I與電勢

差UAK滿足圖乙所示規(guī)律，電子的電荷量約為L6X1（Γ∣9C,關(guān)于該實驗說法正確的是（）

A.如果用紅光照射該光電管，一定會發(fā)生光電效應

B.每秒鐘陰極逸出的光電子數(shù)約為4義IOI？個

C.光電子的最大初動能為0.64eV

D.如果增大綠光的光照強度，飽和電流不會改變

【分析】紅光的頻率小于綠光的頻率，結(jié)合產(chǎn)生光電效應的條件判斷用紅光照射該光電管能

否發(fā)生光電效應。由圖乙讀出飽和電流I,由n=工&求每秒鐘陰極逸出的光電子數(shù)。

由圖乙讀出遏止電壓為0.6V,根據(jù)動能定理求出光電子的最大初動能；增大綠光的光照強

度，飽和電流增大。

【解答】解：A、綠光的頻率超過了陰極K的截止頻率，但紅光的頻率低于綠光，不一定能

發(fā)生光電效應，故A錯誤；

B、由題圖乙知，飽和電流為I=0.64μA=6.4X10：A,則ι秒內(nèi)逸出的光電子數(shù)約為n="

e

=包個=4X1012個,故B正確；

1.6×IO-19

C、由題圖乙知，遏止電壓為Uc=0.6V,則最大初動能為Ekm=eUc=0.6eV,故C錯誤；

D、增大綠光的光照強度，單位時間逸出的光電子數(shù)增加，飽和電流隨之增大，故D錯誤。

故選：Bo

5.氫原子的能級圖如圖所示。一群氫原子處于n=4的能級，躍遷到n=2的能級時輻射出

某一頻率的光，用此光照射某金屬板，發(fā)生光電效應，測得光電子的最大初動能為2.10eV,則

該金屬的逸出功為（）

nE/eV

OO---------------------------------------O

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

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

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

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

I---------------------------13.6

A.0.45eVB.2.IOeVC.2.55eVD.4.65eV

【分析】依據(jù)能級間躍遷時，輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，結(jié)合光電效應方程求

解。

【解答】解：氫原子由n=4向n=2能級躍遷時輻射的光子能量為：E42=E4-E2=-0.85eV

-（-3.40eV）=2.55eV

根據(jù)光電效應方程Ekm=E42-Wo

代入數(shù)據(jù)解得：Wo=O.45eV

故A正確，BCD錯誤；

故選：Ao

6.氯原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氫離子。已知基態(tài)的氫離子能量為E=-

54.4eV,氫離子能級的示意圖如圖所示。以下關(guān)于該基態(tài)的氫離子說法正確的是（)

En0

Ej.............*-3.4cV

三ΞΞΞ_________-6.0eV

E?_______________-13.6eV

J________________-54.4eV

A.該基態(tài)氮離子吸收某種光子發(fā)生躍遷，當能量為Ei=-3?4eV時，氮離子最穩(wěn)定

B.能量為48.4eV的光子，能被該基態(tài)氨離子吸收而發(fā)生躍遷

C.一個該基態(tài)氨離子吸收能量為5LOeV的光子后，向低能級躍遷能輻射6種頻率的光子

D.該基態(tài)氯離子吸收一個光子后，核外電子的動能增大

【分析】類氫結(jié)構(gòu)的氫離子可以使用玻爾理論來解答：處于基態(tài)的原子最穩(wěn)定；原子從一個

能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要吸收或放出一定頻率的光子，光子的能量等于兩個狀態(tài)的

能級差，即hV=Em-En.結(jié)合庫侖力提供向心力分析核外電子動能的變化.

【解答】解：A、根據(jù)玻爾理論的假設(shè)可知，處于基態(tài)的原子最穩(wěn)定，故A錯誤；

B、能量為48.4eV的光子，若能被該基態(tài)氯離子吸收，吸收后氮離子的能量：E=-

54.4cV+48.4eV≈-6.0eV,等于其第3能級的能量，所以能量為48.4CV的光子，能被該基態(tài)氮

離子吸收而躍遷到第3能級。故B正確；

C、一個該基態(tài)氫離子吸收能量為5LOeV的光子后，能量為:E=-54.4eV+51eV=-3.4eV,

能躍遷到第4能級，一個第4能級的電子向低能級躍遷時，最多能輻射3種頻率的光子。故C

錯誤；

D、該基態(tài)氨離子吸收一個光子后，核外電子的半徑增大，根據(jù)庫侖力提供向心力得：

22

3_=期_,可知半徑增大，核外電子的動能減小。故D錯誤。

2

rr1

故選：Bo

7.科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)首次“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，冷凍電

鏡是利用高速電子具有波動性原理，其分辨率比光學顯微鏡高1000倍以上。下列說法正確的是

()

A.電子的實物波是電磁波

B.電子的德布羅意波長與其動量成正比

C.冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則分辨率越低

D.若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像

【分析】電子的實物波是德布羅意波；根據(jù)λ2■知電子的德布羅意波長與其動量成反比；

P

加速電壓越高，電子速度越大，動量越大，德布羅意波長越小，分辨率越高；質(zhì)子的質(zhì)量比電子

的質(zhì)量大，所以在動能相同的情況下，質(zhì)子的德布羅意波長比電子的德布羅意波長更小，分辨率

越高。

【解答】解：A、電子的實物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯誤；

B、根據(jù)λ2■知電子的德布羅意波長與其動量成反比，故B錯誤；

P

C、冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動量越大，德

布羅意波長越小，分辨率越高，從而使冷凍電鏡的分辨率越高，故C錯誤；

D、實物粒子的德布羅意波長與動能的關(guān)系為因為質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)

P√2mEκ

量大,所以在動能相同的情況下,質(zhì)子的德布羅意波長比電子的德布羅意波長更小,分辨率越高，

若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清晰影像，故D正確；

故選：D。

8.用波長為人的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為Ek。已知普朗克常量為h,

真空中的光速為c,則鋅的逸出功Wo為（）

rrλ入

A.h^-EkB.h告+EkC.h—-EkD.h—÷Ek

λλcc

【分析】根據(jù)光電效應方程Ek=hv-Wo結(jié)合V=.即可求解逸出功Wo。

λ

【解答】解：根據(jù)光電效應方程：E∣t=hv-Wo

光速、波長、頻率之間關(guān)系v=《_

解得逸出功Wo=若--E/故A正確，BCD錯誤;

故選：A0

9.如圖所示，用頻率為Vl和V2的甲、乙兩種光分別照射同一光電管，對應的遏止電壓分

別為UI和U2.已知V]<V2，則（）

悅口

光束

A.遏止電壓U∣>U2

B.用甲、乙光分別照射時，金屬的截止頻率不同

C.增加乙光的強度，遏止電壓U2變大

D.滑動變阻器滑片P移至最左端，電流表示數(shù)不為零

【分析】該實驗研究光電效應的遏止電壓，即光電管兩端所接的反向電壓，是使電子速度減

小為零的電壓。根據(jù)光電效應方程式Ekm=hV-WO=eUc,而Wo=hVO對甲光和乙光列式即可

判斷各選項正確與否。

【解答】解：A、據(jù)光電效應方程式Ekm=hv-Wθ=eU,由于V∣<V2,所以Ekml<Ekm2,

則U1VU2，故A錯誤；

B、截止頻率是由金屬本身決定，與照射光無關(guān)，故B錯誤；

C、遏止電壓是電子速度減小為零所加的反向電壓，當乙光強度增加時，產(chǎn)生光電效應光電

子的初動能不變，則遏止電壓不變，故C錯誤；

D、當滑片移到最左端時，光電管兩端的電壓為零，但由于光電子有一定的初動能，能到達

A板，仍有光電流，電流表示數(shù)不為零，故D正確。

故選：Do

10.圖甲是研究光電效應的實驗原理圖，從實驗得到的某種金屬的遏止電壓Ue和入射光頻

率V的數(shù)據(jù)，做出圖乙所示的UC-V的圖像，則下列說法正確的是（）

A.從圖乙可知遏止電壓大小與入射光的頻率成正比，由入射光的頻率決定

V

用頻率為—L1的入射光照射時，也一定能使該金屬發(fā)生光電效應

2

C.如果只改變電壓的正負極，則電壓越大電路中的飽和電流就越大

D.根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)，可以計算出普朗克常量h='ljc21IJCi，e為電子的電荷量

V2-V

【分析】根據(jù)光電效應方程得出遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，通過圖線的斜率求出普朗克

常量。遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率。

2

【解答】解：A.由動能定理及光電效應方程可得eU^mv=hV-Wfl

c2U

化簡可得U=—V

Caρ

可知遏止電壓大小與入射光的頻率是一次函數(shù)關(guān)系，不成正比，故A錯誤；

B.當UC=O時，恰好發(fā)生光電效應，對應頻率為極限頻率，即圖線與橫軸交點，由題中數(shù)

V.

據(jù)無法確定該值與一關(guān)系，故B錯誤：

C.飽和光電流只與入射光強度有關(guān)，與所加電壓無關(guān)，故C錯誤;

D.將圖中數(shù)據(jù)代入光電效應方程有:

其中e為電子的電荷量，故D正確。

故選：D。

11.下列說法中正確的是（）

A.點光源照射一個障礙物，在光屏上形成的陰影的邊緣部分模糊不清是因為發(fā)生了干涉

B.光具有波粒二象性，其他物質(zhì)不存在波粒二象性

C.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性

D.德布羅意認為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種

波和它對應，這種波叫物質(zhì)波

【分析】陰影的邊緣部分模糊不清，是因光的衍射：光具有波粒二象性，一切物質(zhì)都存在波

粒二象性，根據(jù)物質(zhì)波的特點分析。

【解答】解：A.點光源照射一個障礙物，在光屏上形成的陰影的邊緣部分模糊不清是光繞

過障礙物繼續(xù)傳播形成的，是光的衍射，故A錯誤；

BC.光具有波粒二象性，一切物質(zhì)都存在波粒二象性，只是實物粒子波的特性不明顯，像

電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒的波動性較明顯，故BC錯誤；

D.德布羅意認為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種

波和它對應，這種波叫物質(zhì)波，故D正確。

故選：D。

12.氫原子能級圖如圖所示，處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為VO的單色光照射后，發(fā)出3

種頻率的光，頻率關(guān)系為Vι>V2>V3，則()

n￡/cV

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

1-13.6

A.V0>VlB.hv3=1.89eV

C.hv2=12.09eVD.hv1=0.76eV

【分析】根據(jù)數(shù)學組合知識得出輻射光子頻率的種類；結(jié)合能級躍遷時光子能量的大小關(guān)系

判斷.

【解答】解：AD.處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為V0的單色光照射后，發(fā)出3種頻率的光，

說明躍遷至第3能級，因為

故hv°=E3-E∣=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV

第3能級躍遷至第1能級發(fā)出的光，頻率最高，滿足hvι=hvo=12.O9cV

故AD錯誤；

BC.由能級圖可知，頻率為V2的光為第2能級躍遷至第1能級發(fā)出的，即hv2=E2-E1

=-3.40eV-(-13.6eV)=10.2eV

頻率為V3的光為第3能級躍遷至第2能級發(fā)出的，即hV3=E3-E2=-l?51eV-(-3.40eV)

=1.89eV

故B正確，C錯誤。

故選:Bo

13.如圖所示，甲圖為演示光電效應的實驗裝置：乙圖為a、b、C三種光照射下得到的三條

電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線：丙圖為氫原子的能級圖。下列說法正確的是（）

甲乙丙

A.同一介質(zhì)中a光的波長小于C光

B.若b光為可見光，則a光可能是紫外線

C.若b光光子能量為2.86eV,用它直接照射大量處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以產(chǎn)生6

種不同頻率的光

D.若b光光子是由處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向n=2躍遷產(chǎn)生的，則a光光子也是由處于

n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向n=2躍遷產(chǎn)生的

【分析】根據(jù)遏止電壓比較最大初動能，從而比較光子頻率的大小，得出可能的情況；結(jié)合

玻爾理論，由能級之間的關(guān)系判斷。

【解答】解：A.根據(jù)光電效應方程Ek=hv-Wo,根據(jù)動能定理可得eUc=Ek=hV-Wo,

由乙圖可知a光對應的遏止電壓小于C光對應的遏止電壓，則a光的頻率小于C光的頻率，根據(jù)

頻率與波長的關(guān)系可知，同一介質(zhì)中a光的波長大于C光的波長，故A錯誤；

B.由于a光對應的遏止電壓等于b光對應的遏止電壓，則b光的頻率等于a光的頻率，若

b光為可見光，則a光也一定是可見光，故B錯誤；

C.若b光光子能量為2.86eV,用它直接照射大量處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，由氫原子吸

收b光光子能量能量值為：E=E2+Eb=-3.40eV+2.86eV=-0.54eV,可知躍遷至n=5激發(fā)態(tài)，

根據(jù)c2=10可以產(chǎn)生10種不同頻率的光，故C錯誤；

D.由于a光的頻率等于b光的頻率，若b光光子是由處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向n=2躍

遷產(chǎn)生的，則a光光子也是由處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向n=2躍遷產(chǎn)生的，故D正確。

故選：D。

14.燈會是中國一種古老的民俗文化，己傳承千年?，F(xiàn)代燈會普遍用霓虹燈，霓虹燈發(fā)光原

理是不同氣體，原子從高能級向低能級躍遷時發(fā)出能量各異的光子而呈現(xiàn)五顏六色，如圖所示為

氫原子能級圖，氫原子處于n=4能級上，可見光的光子能量范圍為L62eV?3.1IeV,則下列說

法正確的是()

nE?V

6.............................?38

3?

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

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

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

A.一個處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時，最多產(chǎn)生6種譜線

B.氫原子從n=4能級向n=2能級躍過程中發(fā)出的光為可見光

C.氫原子從n=4能級向n=l能級躍遷過程中發(fā)出光的波長最長

D.氫原子從n=2能級向n=l能級躍遷過程中發(fā)出的光不能使逸出功為4.54eV的金屬鴇

發(fā)生光電效應

【分析】一群從高軌道向低軌道躍遷時減少的能量以光子的形式輻射出去，所有的激發(fā)態(tài)都

是不穩(wěn)定的，都會繼續(xù)向基態(tài)躍遷，故輻射光子的種類為種；根據(jù)光子能量與能級差的關(guān)系，

即Em-En=hV,以及可見光光子能量范圍判斷是否可見，只有入射光子的能量大于金屬的逸出

功才會發(fā)生光電效應。

【解答】解：A.一個處于n=4能級上的氫原子向低能級躍遷時，最多產(chǎn)生的譜線為n-1

=4-1=3種，故A錯誤；

B.從n=4躍遷到n=2,兩能級差為

E42=E4-E2=-0.85eV-(-3.40eV)=2.55eV,

則輻射出光子的能量為2.55eV,可見光的光子能量范圍為L62eV?3.1IeV,則該光屬于可

見光，故B正確；

C.氫原子從n=4能級向n=l能級躍遷過程中能級差最大，發(fā)出光的頻率最大，波長最短，

故C錯誤；

D.氫原子從n=2能級向n=l能級躍遷過程中發(fā)出的光子的能量為

Eu=Ez-EI=-3.40eV-(-13.6eV)=10.2eV,

大于金屬鴇的逸出功為4.54eV,所以會發(fā)生光電效應，故D錯誤；

故選：Bo

15.如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍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?3.1OeV0若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍光，不輻射紫光，則激發(fā)氫

原子的光子能量為（）

n

∞EO/

-54

50.5

4-0.

3-L.81

2-.5O

3..4

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

A.10.20eVB.12.09eVC.12.75eVD.13.06eV

【分析】根據(jù)大量處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后可輻射出2種可見光光子，確定出氫原子躍遷

到第幾能級，從而求出氫原子應吸收的能量。

【解答】解：依題意知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍光，不輻射紫光，則由藍光

光子能量范圍可知，氫原子從n=4能級向低能級躍遷可輻射藍光，不輻射紫光（即從n=4,躍

遷至Un=2輻射藍光），則需激發(fā)氫原子到n=4能級，則激發(fā)氫原子的光子能量為

AE=E4-Eι=-O.85ev-（-13.6ev）=12.75eV,故C正確，ABD錯誤。

故選：C。

16.氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（）

A.放出光子，能量增加B.放出光子，能量減少

C.吸收光子，能量增加D.吸收光子，能量減少

【分析】氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，氫原子放出光子，動能增大，勢能減小，整體的能

量減小。

【解答】解：氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，能量減小，故B正確，

ACD錯誤；

故選：B。

17.下列有關(guān)近代物理內(nèi)容的敘述，正確的是（）

A.天然放射現(xiàn)象中的B射線是原子核外電子躍遷時輻射出的

B.比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合能也越大，原子核越穩(wěn)定

C.按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道，電子的動能

減小，原子的能量增大

D.用波長為入0的光照射大量處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅有波長分別為

入1、入2、入3的三條譜線,且入IV入2＜入3，則入O=入1

【分析】B衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來;

比結(jié)合能越大的，原子越穩(wěn)定；根據(jù)軌道半徑的大小，結(jié)合庫侖引力提供向心力，判斷電子動能

的變化；波長為入O的光照射大量處于第一激發(fā)態(tài)（n=2能級）的氫原子，能發(fā)出三種光子，根

據(jù)氫原子能級躍遷原理分析。

【解答】解：A、天然放射現(xiàn)象的射線來自原子核的內(nèi)部，B衰變的實質(zhì)是原子核中的一個

中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，故A錯誤；

B、原子核的比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，原子核結(jié)合能還與核子數(shù)有關(guān)，故B錯誤；

22

C、玻爾理論氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，根據(jù)區(qū)二=m∑-

r2r

知，電子的動能減小，但躍遷過程要吸收能量，原子能量增加，故C正確；

D、用波長為A0的光照射大量處于第一激發(fā)態(tài)（n=2能級）的氫原子，在所發(fā)射的光譜中

僅有波長分別為人1、入2、入3的三條譜線，則氫原子躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)，根據(jù)E=hv=h^-可

知，能量最低的光子波長最長，若人ι＜人2＜入3，則A0=入3，故D錯誤；

故選：Co

18.一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中能多種不同頻率的光，將這些光分別

照射到圖甲電路陰極K的金屬上，實驗只測得3條電流隨電壓變化的圖像，如圖乙所示。已知

氫原子的能級圖如圖丙，則下列推斷正確的是（）

A.動能為IeV的電子不能使處于第3能級的氫原子發(fā)生躍遷

B.a、b、C三種光的波長關(guān)系：Λ-=Λ-+Λ-

人人L人

abc

C.圖乙中的a光是氫原子由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的

D.陰極金屬的逸出功可能為Wo=2.5eV

【分析】由玻爾理論分析可能的躍遷從而確定三種光的光子能量；由圖可得遏止電壓，據(jù)光

電效應方程Ek=hv-Wo,結(jié)合光電子的最大初動能，可求得金屬逸出功范圍。

【解答】解：A、第3能級與第4能級的差：E43=E4-E3=-0.85eV+1.51eV=0.66eV<leV,

電子與氫原子碰撞時氫原子能吸收電子的一部分的能量，所以動能為IeV的電子能使處于第3

能級的氫原子發(fā)生躍遷，故A錯誤；

B、一群第4能級的氫原子向低能級躍遷過程能發(fā)出6種不同頻率的光，能量值的大小關(guān)系

排列從大到小為：n=4-l,n=3-l,n=2-l,n=4-2,n=3-2,n=4-3,但只檢測到3

條電流，所以發(fā)生光電效應的能量值分別為：n=4-l,n=3fl,n=2-H;可知a、b、C三束

光都是向基態(tài)躍遷發(fā)出的，所以不可能滿足波長關(guān)系：FL=FL+――，故B錯誤；

AA,A

abc

C、結(jié)合圖乙，可知a光的遏止電壓最大，是頻率最大的光，則是第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出

的，故C正確；

D、根據(jù)玻爾理論結(jié)合B的分析，輻射能量第4大的光子能量為E4-E2=2.55cV>2.5eV;

由于只測得3條電流隨電壓變化的圖像，故陰極金屬的逸出功一定大于2.55eV,故D錯誤。

故選：Co

19.如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應的遏止電壓