（廣東專用）高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第37講 光電效應(yīng) 原子的躍遷（含解析）

課時(shí)作業(yè)(三十七)[第37講光電效應(yīng)原子的躍遷]eq\a\vs4\al\co1(基礎(chǔ)熱身)1．·汕頭模擬如圖K37－1所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖K37－1A．有光子從鋅板逸出B．沒有電子從鋅板逸出C．驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度D．鋅板帶負(fù)電2．(雙選)用頻率為ν1的單色光照射某種金屬的表面，發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，現(xiàn)改用頻率為ν2的另一單色光照射該金屬的表面．下列說法正確的是()A．如果ν2>ν1，則能夠發(fā)生光電效應(yīng)B．如果ν2<ν1，則不能發(fā)生光電效應(yīng)C．如果ν2>ν1，則逸出的光電子最大初動(dòng)能增大D．如果ν2>ν1，則逸出的光電子最大初動(dòng)能不變3．入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則()A．從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)4．下列說法正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．γ射線具有顯著的粒子性，而不具有波動(dòng)性eq\a\vs4\al\co1(技能強(qiáng)化)5．·廣州二模某金屬在一定頻率的光照射下發(fā)生光電效應(yīng)，若減弱該光的光強(qiáng)，則該金屬()A．逸出功減少B．不發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能不變D．發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能減小6．利用光子說對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行解釋，下列說法正確的是()A．金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子B．電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子C．金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子，積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D．無論光子能量大小如何，電子吸收光子并積累了能量后，總能逸出成為光電子7．氫原子的能級(jí)如圖K37－2所示，現(xiàn)讓一束單色光照射大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子只發(fā)出三種不同頻率的色光．照射光光子的能量是()圖K37－2A．13.6eVB．3.4eVC．12.09eVD．10.2eV8．氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖K37－3所示．不同色光的光子能量如下表所示：色光紅橙黃綠藍(lán)－靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為()圖K37－3A．紅、藍(lán)－靛B．黃、綠C．紅、紫D．藍(lán)－靛、紫9．(雙選)如圖K37－4所示為氫原子的能級(jí)圖．在氣體放電管中，若處于基態(tài)的氫原子受到能量為12.8eV的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài)，則在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷的過程中()圖K37－4A．最多能輻射出10種不同頻率的光子B．最多能輻射出6種不同頻率的光子C．能輻射出的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子是從n＝5躍遷到n＝4能級(jí)時(shí)放出的D．能輻射出的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子是從n＝4躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)放出的10．(雙選)氦原子被電離出一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子的能級(jí)示意圖如圖K37－5所示．在具有下列能量的光子或者電子中，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A．41.0eV的電子B．41.0eV的光子C．51.0eV的電子D．51.0eV的光子圖K37－5圖K37－611．如圖K37－6所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則()A．當(dāng)換用波長(zhǎng)為λ1(λ1＞λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流B．當(dāng)換用波長(zhǎng)為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流C．當(dāng)增大電路中電源的電壓時(shí)，電路中的光電流一定增大D．當(dāng)將電源極性反接時(shí)，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生12．如圖K37－7所示，N為鎢板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動(dòng)勢(shì)和極性如圖所示，已知金屬鎢的逸出功為4.5eV.現(xiàn)分別用不同能量的光子照射鎢板(各光子的能量已在圖上標(biāo)出)，那么各圖中沒有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是________(填入選項(xiàng)前的字母代號(hào))，能夠到達(dá)金屬網(wǎng)的光電子的最大動(dòng)能是________eV.ABCD圖K37－7eq\a\vs4\al\co1(挑戰(zhàn)自我)13．氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E1＝－13.6eV，已知電子的電荷量為e＝1.6×10－19C，電子的質(zhì)量為m＝0.91×10－30kg，氫原子的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1＝0.53×10－(1)若要使處于n＝2能級(jí)的氫原子電離，至少要用頻率為多大的電磁波照射氫原子？(2)氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，則氫原子處于n＝2的定態(tài)時(shí)，核外電子運(yùn)動(dòng)的等效電流為多大？(3)若已知鈉的極限頻率為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(jì)算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)．

課時(shí)作業(yè)(三十七)1．C[解析]用紫外線照射鋅板能夠發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，故選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．2．AC[解析]同一金屬的極限頻率ν0不變，入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，如果入射光的頻率小于金屬的極限頻率，則不論入射光多強(qiáng)，照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；因光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而線性增加，所以ν2>ν1時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．3．C[解析]光電效應(yīng)瞬時(shí)(10－9s)發(fā)生，與光的強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)只決定于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光的強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，最大初動(dòng)能越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象中，單位時(shí)間發(fā)出的光電子數(shù)目多少與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，可理解為一個(gè)光子能打出一個(gè)光電子，光的強(qiáng)度減弱，逸出的光電子數(shù)目減少，選項(xiàng)C正確．4．C[解析]由光的波粒二象性可知，光是同時(shí)具有波粒二象性的，只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著，在有的情況下粒子性顯著；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易觀察到其顯示波動(dòng)特征；光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負(fù)電的實(shí)物粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別，故選項(xiàng)C正確．5．C[解析]逸出功只與被照射的金屬有關(guān)，入射光的強(qiáng)度、頻率并不能改變逸出功，A錯(cuò)；只要頻率大于極限頻率就能發(fā)生光電效應(yīng)，無論照射光的光強(qiáng)多么弱，B錯(cuò)；發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率及逸出功有關(guān)，即由eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W決定，光的強(qiáng)度不能改變最大初動(dòng)能，C對(duì)，D錯(cuò)．6．A[解析]根據(jù)光子說，金屬的一個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子，且光子的吸收是瞬時(shí)的，不需要時(shí)間的積累，若所吸收的光子頻率大于金屬的極限頻率，電子逃離金屬表面，成為光電子，若所吸收的光子能量小于逸出功(光子頻率小于金屬的極限頻率)，則電子不能逃離金屬表面，不能成為光電子．7．C[解析]氫原子只能發(fā)出三種不同頻率的光，說明是從n＝3能級(jí)躍遷到基態(tài)，要使處于基態(tài)的氫原子躍遷到n＝3能級(jí)，需要吸收的能量為ΔE＝E3－E1＝12.09eV，故C正確．8．A[解析]原子發(fā)光時(shí)光子的能量等于原子能級(jí)差，先分別計(jì)算各相鄰的能級(jí)差，再由小到大排序．結(jié)合可見光的光子能量表可知，能量分別為1.89eV和2.55eV的光子屬于可見光，并且屬于紅光和藍(lán)靛的范圍，故答案為A.9．BD[解析]由E5－E1＝13.06eV>12.8eV，E4－E1＝12.75eV<12.8eV，因此處于基態(tài)的氫原子至多能夠躍遷到n＝4能級(jí)，受到能量為12.8eV的高速電子轟擊，氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，最多能輻射出6種不同頻率的光子，其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子的能量最小，對(duì)應(yīng)的能級(jí)之差最小，即該光子是從n＝4躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)放出的，選項(xiàng)BD正確．10．AC[解析]用相應(yīng)能量的光子去使基態(tài)的原子發(fā)生躍遷，必須滿足光子的能量正好等于從基態(tài)躍遷到某個(gè)激發(fā)態(tài)的能級(jí)差，選項(xiàng)D中光子正好能使氦離子從基態(tài)躍遷到n＝4能級(jí)，選項(xiàng)B不滿足條件；而用電子去使基態(tài)的原子躍遷到激發(fā)態(tài)，必須滿足電子的能量大于或等于兩者之間的能級(jí)差，選項(xiàng)A、C都正確．11．B[解析]用波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K，電路中有光電流，說明入射光的頻率ν0＝eq\f(c,λ0)大于金屬的極限頻率，換用波長(zhǎng)為λ1的光照射陰極K，因?yàn)棣?＞λ0，根據(jù)ν＝eq\f(c,λ)可知，波長(zhǎng)為λ1的光的頻率不一定大于金屬的極限頻率，因此不一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理可以判斷，選項(xiàng)B正確；光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下，光電流與電壓之間的關(guān)系為：開始時(shí)，光電流隨電壓U的增大而增大，當(dāng)U增大到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大U，在單位時(shí)間內(nèi)也不可能有更多的光電子定向移動(dòng)，光電流也就不會(huì)再增大，即飽和光電流是在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大光電流，增大電源的電壓，若光電流達(dá)到飽和值，則光電流不會(huì)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將電源極性反接，若光電子的最大初動(dòng)能大于光電管兩極間電場(chǎng)力做的功，電路中仍有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．12．AC1.8eV[解析]選項(xiàng)A中，入射光子的能量小于逸出功，沒有光電子逸出；選項(xiàng)C中，逸出的光電子最大初動(dòng)能為1.3eV，在反向電場(chǎng)的作用下，不能到達(dá)對(duì)面極板．選項(xiàng)B中逸出的光電子最大初動(dòng)能為0.3eV，到達(dá)金屬網(wǎng)時(shí)最大動(dòng)能為1.8eV，選項(xiàng)D中逸出的光電子最大初動(dòng)能為2.3eV，到達(dá)金屬網(wǎng)時(shí)最大動(dòng)能為0.8eV.13．(1)8.21×1014Hz(2)1.3×10－4A[解析](1)要使處于n＝2能級(jí)的氫原子電離，照射的光子的能量應(yīng)能使電子從n＝2能級(jí)躍遷到無限遠(yuǎn)處，即最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為：hν＝0－E2，其中E2＝eq\f(E1,22)＝eq\f(E1,4)，解得ν＝8.21×1014Hz.(2)氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，則有：eq\f(ke2,r2)＝eq\f(4π2mr2,T2)，其中r2＝22r1＝4r1，根據(jù)電流的定義得：I＝eq\f(e,T)