1、波粒二象性原子结构之谜(建议用时25分钟)1.(多选)(2019台州模拟)以下有关物理学史的说法正确的有()A.爱因斯坦首先发现了光电效应,并做出了解释。B.法拉第第一个提出了场的概念,并用电场线来描述场的强弱和方向C.玻尔提出的原子理论认为原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做变速运动,但不向外辐射能量。D.根据玻尔理论,一个处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中,最多可放出6种频率不同的光子。【解析】选B、C。赫兹发现了光电效应现象,爱因斯坦成功解释了光电效应现象,故A错误;法拉第第一个提出了场的概念,并用电场线来描述场的强弱和方向,故B正确;玻尔提出的原子理论认为原子处在具有一定
2、能量的定态中,虽然电子做变速运动,但不向外辐射能量,故C正确;根据玻尔理论,一个处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中,最多可放出3种频率不同的光子,故D错误。2.(多选)如图所示,电路中所有元件完好,但当光照射到光电管上的金属材料上时,灵敏电流计中没有电流通过,其原因可能是()A.入射光太弱 B.入射光的波长太长C.光照时间短 D.电源正、负极接反【解析】选B、D。只要入射光的频率小于极限频率,就没有光电子逸出;只要所加反向电压大于遏止电压,电子就不能到达阳极,也不会有光电流,故B、D正确。3.(多选)用波长为和2的光照射同一种金属,分别产生的速度最快的光电子速度之比为21,普朗克常量
3、和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的有()A.该种金属的逸出功为B.该种金属的逸出功为C.波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D.波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应【解析】选A、D。由h=W+Ek知h=W0+m,h=W0+m,又v1=2v2,所以W0=,故选项A正确,B错误;光的波长小于或等于3时方能发生光电效应,故选项C错误,D正确。【加固训练】对于爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0,下面的理解中正确的是()A.只要是用同种频率的光照射同一种金属,那么从金属中逸出的所有光电子都会具有相同的初动能EkB.式中的W0表示每个光电子从金属中逸出过程中克服金属中正电荷引力所做的
4、功C.逸出功W0和极限频率c之间应满足关系式W0=hcD.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比【解析】选C。爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力所做的功,因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值,对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的,其他光电子的初动能都小于这个值,选项A、B错误;若入射光的频率恰好等于极限频率,即刚好能有光电子逸出,可理解为逸出的光电子的最大初动能是0,因此有W0=hc,选项C正确;由Ek=h-W0可知Ek和之间是一次函数关系,但不是正比关系,选项D错误。4.(多选)在光的双缝干涉实验中,光屏前放上照相底片并设
5、法减弱光子流的强度,尽可能使光子一个一个地通过狭缝,在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下,其实验结果是()A.若曝光时间不长,则底片上出现一些无规则的点B.若曝光时间足够长,则底片上出现干涉条纹C.这一实验结果证明了光具有波粒二象性D.这一实验结果否定了光具有粒子性【解析】选A、B、C。实验表明,大量光子的行为表现为波动性,个别光子的行为表现为粒子性,上述实验表明光具有波粒二象性,故选项A、B、C正确,D错误。5.如图所示是氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线,其中频率最大的是()A.H B.HC.H D.H【解析】选D。根据能级跃迁公式可知,当氢原子由第6能
6、级跃迁到第2能级时,发出光子能量为h=E6-E2,辐射的光子H频率最大,故D选项正确。6.(多选)(2015浙江10月选考真题)氢原子从n=6跃迁到n=2能级时辐射出频率为1的光子,从n=5跃迁到n=2能级时辐射出频率为2的光子。下列说法正确的是()A.频率为1的光子的能量较大B.频率为1的光子的动量较大C.做双缝干涉实验时,频率为1的光产生的条纹间距较大D.做光电效应实验时,频率为1的光产生的光电子的最大初动能较大【解析】选A、B、D。氢原子从n=6跃迁到n=2辐射的能量大于从n=5跃迁到n=2辐射的能量,又E=h,故12,又P=,A、B正确;由x=,Ek=h-W0得C错,D对。7.(多选)
7、已知氢原子的能级规律为E1=-13.6 eV、E2=-3.4 eV、E3=-1.51 eV、E4=-0.85 eV。现用光子能量介于1112.5 eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子,则下列说法中正确的是()A.照射光中可能被基态氢原子吸收的光子只有1种B.照射光中可能被基态氢原子吸收的光子有无数种C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有3种D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有2种【解析】选A、C。只有n=1至n=3的能级差在光子的能量范围内,选项A正确,B错误。吸收光子的能量后跃迁到n=3能级,可以产生3种光子,选项C正确,D错误。8.(多选)(2019嘉兴模拟)在光电效应
8、实验中,小强同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能【解析】选B、D。根据eU截=m=h-W可知入射光的频率越高,对应的截止电压U截越大,甲光、乙光的截止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,故选项A错误;丙光的截止电压大于乙光的截止电压,所以丙光的频率大于乙光的频率,则乙光的波长大于丙光的波长,故选项B正确;截止频率是针对发生光电效应物体的,不是针对入射光的,故选项C错误
9、;丙光的截止电压大于甲光的截止电压,根据eU截=m可知甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能,故选项D正确。9.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则()A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使
10、该板发生光电效应【解析】选B、C。n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生光子的能量最小,根据E=知,波长最长,故A错误;根据氢原子光谱的特点可知,从n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大,根据E=知,波长最短,粒子性最明显,康普顿效应最明显,故B正确。n=4能级的氢原子具有的能量为-0.85 eV,故要使其发生电离能量变为0,至少需要0.85 eV的能量,故C正确;从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6 eV-3.4 eV=10.2 eV,若能使某金属板发生光电效应,从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量3.4 eV-1.51 eV=1.89 eV10.2 eV,不能使该板发生光电效应,D错误。故选B、C。