1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。考点突破素养提升考点1光电效应规律及应用(c)【典例1】(多选)(2019浙江4月选考真题)波长为1和2的两束可见光入射到双缝,在光屏上观察到干涉条纹,其中波长为1的光的条纹间距大于波长为2的条纹间距。则(下列表述中,脚标“1”和“2”分别代表波长为1和2的光所对应的物理量)世纪金榜导学号()A.这两束光的光子的动量p1p2B.这两束光从玻璃射向真空时,其临界角C1C2C.这两束光都能使某种金属发生光电效应,则遏止电压U1U2D.这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能
2、级时产生,则相应激发态的电离能E1E2【解析】选B、D。根据双缝干涉的条纹间距的表达式x=可知12,由p=可知p1C2,选项B正确;光1的频率1小于光2的频率2,这两束光都能使某种金属发生光电效应,则根据Ue=m=h -W逸出功可知,遏止电压U1E2,选项D正确。【典例2】(多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时,发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和-b,已知电子所带电荷量为e,由图象可以得到()世纪金榜导学号A.该金属的逸出功为零B.普朗克常量为,单位为JHzC.当入射光的频率为2a时,逸出光电子的最大初动能为bD.当入射光
3、的频率为3a时,遏止电压为【解析】选C、D。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0,可知Ek -图线的斜率表示普朗克常量h,即h=,单位为J/Hz,纵轴截距的绝对值表示金属的逸出功W0,W0=b,选项A、B错误;当入射光的频率=2a时,光电子的最大初动能Ek=2a-b=b,选项C正确;由Ek=h-W0可知,当入射光的频率为3a时,光电子的最大初动能为Ek=2b,由最大初动能Ek与遏止电压的关系式Ek=eUc可知,遏止电压为Uc=,选项D正确。1.如图所示,当弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,同时与锌板相连的验电器铝箔有张角,则该实验()A.只能证明光具有波动性B.只能证明光
4、具有粒子性C.只能证明光能够发生衍射D.证明光具有波粒二象性【解析】选D。弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,这是光的衍射,证明了光具有波动性。验电器铝箔有张角,说明锌板发生了光电效应,则证明了光具有粒子性,所以该实验证明了光具有波粒二象性,D正确。2.(多选)(2016浙江4月选考真题)在光电效应实验中,采用极限频率为0=5.51014 Hz钠阴极,已知普朗克常量h=6.610-34 Js,电子质量m=9.110-31 kg。用频率=7.51014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的()A.动能的数量级为10-19 JB.速率的数量级为108 m/sC.动量的数量级为10-2
5、7 kgm/sD.德布罗意波长的数量级为10-9 m【解析】选A、D。由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-h0,代入数据得逸出的动能数量级为10-19 J,A正确。根据mv2=Ek得速率的数量级为105 m/s,B错误。=Ek,将数量级代入可知,C错误。由德布罗意波长公式=可知波长数量级为10-9 m,D正确。1.对光电效应规律的解释:对应规律对规律的产生的解释存在极限频率0电子从金属表面逸出,首先必须克服金属原子核的引力做功W0,要使入射光子的能量不小于W0,对应的频率0=,即极限频率光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大,与入射光强度无关电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部
6、分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属,W0是一定的,故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大效应具有瞬时性光照射金属时,电子吸收一个光子的能量后,动能立即增大,不需要积累能量的过程光较强时饱和电流大光较强时,包含的光子数较多,照射金属时产生的光电子较多,因而饱和电流较大2.爱因斯坦光电效应方程:h=W0+Ek。W0为材料的逸出功,指从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功;Ek为光电子的最大初动能,由此方程可求得照射光的频率=。Ek-图象如图所示,由图象可以得到如下信息:(1)横轴截距表示极限频率。(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功
7、。(3)图线的斜率表示普朗克常量h。考点2氢原子能级图及能级跃迁(c)【典例3】(多选)氢原子的部分能级如图所示,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出不同频率的光。已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。由此可推知世纪金榜导学号()A.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应D.频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的【解析】选C、D。能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差,即Em-En=h
8、。从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率最大为1.51 eV,小于可见光的光子能量,A错误;从高能级向n=2能级跃迁时辐射的光子能量最大为3.40 eV,大于可见光的能量,故B错误;从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量E=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV6.34 eV,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功,故可以发生光电效应,故C正确;由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光,能量最小,频率最小,故D正确。根据氢原子的能级图,现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n=1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光,则照射氢原子
9、的单色光的光子能量为()A.13.6 eVB.3.4 eVC.12.75 eVD.12.09 eV【解析】选C。根据受激的氢原子能发出6种不同频率的光,有6=,解得n=4,即能发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n=4能级,则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,C正确。1.能级图中相关量意义的说明:相 关 量意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态横线左端的数字“1,2,3”表示量子数横线右端的数字“-13.6,-3.4”表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差,量子数越大相邻的能量差越小,距离越小带箭头的竖线表示
10、原子由较高能级向较低能级跃迁,原子跃迁的条件为h=Em-En2.对原子跃迁条件h=Em-En的说明:(1)原子跃迁条件h=Em-En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时,也可以被处于基态的氢原子吸收,使氢原子电离;当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时,氢原子电离后,电子具有一定的初动能。(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁。【加固训练】(多选)子与氢原子核(质子)
11、构成的原子称为氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用,如图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,氢原子吸收光子后,发出频率为1、2、3、4、5和6的不同频率光,且频率依次增大,则E等于()A.h(3-1)B.h(6-4)C.h3D.h4【解析】选B、C。氢原子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高的m能级,然后从m能级向较低能级跃迁,若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级,则辐射的能量最大,否则跃迁到其他较低的激发态时氢原子仍不稳定,将继续向基态和更低的激发态跃迁,即1、2、3m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光,故总共可以产生的辐射光子的种类=6,解得m=4,即氢原子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级,然后从n=4能级向低能级跃迁。辐射的光子按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级,能级3到能级2,能级4到能级2,能级2到能级1,能级3到能级1,能级4到能级1。所以能量E与h3相等,也等于h(6-4),故B、C正确。关闭Word文档返回原板块
