1、高考物理 第15章第1節 知能演練強化闖關 新人教版選修3-51. (高考理綜卷)光電效應實驗中, 以下表述正確的選項是()A. 光照時間越長光電流越大B. 入射光足夠強就可以有光電流C. 遏止電壓與入射光的頻率有關D. 入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子解析: 選CD.在光電效應中, 假設照射光的頻率小于極限頻率, 無論光照時間多長, 光照強度多大, 都無光電流, 當照射光的頻率大于極限頻率時, 立刻有光電子產生, 時間間隔很小. 故A、B錯誤, D正確. 由eU0Ek, EkhW, 可知U(hW)/e, 即遏止電壓與入射光頻率有關. 2. (高考全國理綜卷)氫原子的基態能量為E1, 激發

2、態能量EnE1/n2, 其中n2,3, .用h表示普朗克常量, c表示真空中的光速. 能使氫原子從第一激發態電離的光子的最大波長為()A. eq f(4hc,3E1) B. eq f(2hc,E1)C. eq f(4hc,E1) D. eq f(9hc,E1)n2, 故其能量E2eq f(E1,4), 電離時釋放的能量E0E2eq f(E1,4), 而光子能量Eeq f(hc,), 那么解得eq f(4hc,E1), 故C正確, A、B、D均錯. 3. (高考單科卷)盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實驗研究原子結構, 正確反映實驗結果的示意圖是()圖1517解析: 選 D.盧瑟福粒子散射實驗說明: 絕

3、大多數粒子穿過金箔后, 根本上仍沿原來的方向前進, 但少數粒子發生了大角度偏轉, 極少數粒子原路返回. 4. (高考理綜卷)在光電效應實驗中, 飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光), 如圖1518所示. 那么可判斷出()圖1518A. 甲光的頻率大于乙光的頻率B. 乙光的波長大于丙光的波長C. 乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D. 甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析: 選 B.由題圖可知, 甲、乙兩光對應的反向截止電壓均為Uc2, 由愛因斯坦光電效應方程EkmhW逸及eUc20Ekm可知甲、乙兩光頻率相同, 且均

4、小于丙光頻率, 選項A、C均錯; 甲光頻率小, 那么甲光對應光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能, 選項D錯誤; 乙光頻率小于丙光頻率, 故乙光的波長大于丙光的波長, 選項B正確. 5. 氫原子在基態時軌道半徑r10.531010m, 能量E113.6 eV.求氫原子處于基態時: (1)電子的動能. (2)原子的電勢能. (3)用光照射氫原子, 使其電離的最長波長是多少？解析: (1)由庫侖力提供向心力, 有keq f(e2,roal(2,1)meq f(v2,r1)得Ekeq f(1,2)mv2eq f(ke2,2r1)13.6 eV.(2)由E1EkEp, 得EpE1Ek27.2 e

5、V.(3)由heq f(c,)0E1, 得eq f(hc,E1)9.141108 m.答案: (1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)9.141108 m一、選擇題1. 盧瑟福的粒子散射實驗結果說明()A. 原子核是由質子和中子組成的, 質子帶正電, 中子不帶電B. 某些原子核容易發生衰變, 自身變成另一種元素的原子核C. 原子的正電局部和幾乎全部質量都集中在體積很小的核上, 整個原子很空曠D. 電子是原子的組成局部, 原子不可再分的觀念被打破解析: 選C.湯姆生發現電子, 打破了原子不可再分的觀念, D錯誤; 盧瑟福根據粒子散射實驗結果, 建立了原子的核式結構學說, C正確, A、B錯

6、誤. 2. (高考單科卷)用一束紫外線照射某金屬時不能產生光電效應, 可能使該金屬產生光電效應的措施是()A. 改用頻率更小的紫外線照射B. 改用X射線照射C. 改用強度更大的原紫外線照射D. 延長原紫外線的照射時間解析: 選 B.金屬發生光電效應必須使光的頻率大于極限頻率, X射線的頻率大于紫外線的頻率. 3. (模擬)仔細觀察氫原子的光譜, 發現它只有幾條別離的不連續的亮線, 其原因是()A. 氫原子只有幾個能級B. 氫原子只能發出平行光C. 氫原子有時發光, 有時不發光D. 氫原子輻射的光子的能量是不連續的, 所以對應的光的頻率也是不連續的解析: 選 D.原子發光是電子在不同的穩定軌道之

7、間的不連續的躍遷過程, 光子的頻率由軌道之間的能量差決定, 故D正確. 圖15194. (二模)如圖1519所示, 1、2、3、4為玻爾理論中氫原子最低的四個能級. 處在n4能級的一群氫原子向低能級躍遷時, 能發出假設干種頻率不同的光子, 在這些光子中, 波長最長的是()A. n4躍遷到n1時輻射的光子B. n4躍遷到n3時輻射的光子C. n2躍遷到n1時輻射的光子D. n3躍遷到n2時輻射的光子解析: 選 B.能發出的假設干種頻率不同的光子中, 從n4躍遷到n3時輻射的光子頻率最低, 波長最長, 選項B正確. 5. (高考課標全國卷)用頻率為0的光照射大量處于基態的氫原子, 在所發射的光譜中

8、僅能觀測到頻率分別為1、2、3的三條譜線, 且321, 那么()A. 01 B. 321C. 0123 D.eq f(1,1)eq f(1,2)eq f(1,3)解析: 選 B.在光譜中僅能觀測到三條譜線, 可知基態的氫原子被激發到n3, 且h3h2h1, 30, 選項B正確. 6. 如圖15110所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標為4.27, 與縱軸交點坐標為0.5). 由圖可知()圖15110A. 該金屬的截止頻率為4.271014 HzB. 該金屬的截止頻率為5.51014HzC. 該圖線的斜率表示普朗克常量D. 該金屬的逸出功為

9、0.5 eV解析: 選AC.圖線在橫軸上的截距為截止頻率, A正確, B錯誤; 由光電效應方程EkhW0可知圖線的斜率為普朗克常量, C正確; 金屬的逸出功為W0h0eq f(6.6310344.271014,1.61019)eV1.71 eV, D錯誤. 7. (高考理綜卷)用波長為2.0107 m的紫外線照射鎢的外表, 釋放出來的光電子中最大的動能是4.71019 J. 由此可知, 鎢的極限頻率是(普朗克常量h6.631034 Js, 光速c3.0108 m/s, 結果取兩位有效數字)()1014Hz B. 7.91014HzC. 9.81014Hz D. 1.21015Hzheq f(c

10、,)EkmW, 而金屬的逸出功Wh0, 由以上兩式得, 鎢的極限功率為: 0eq f(c,)eq f(Ekm,h)7.91014 Hz, B項正確. 8. 如圖15111所示, 在研究光電效應的實驗中, 發現用一定頻率的A單色光照射光電管時, 電流表指針會發生偏轉, 而用另一頻率的B單色光照射時不發生光電效應() 圖15111A. A光的頻率大于B光的頻率B. B光的頻率大于A光的頻率C. 用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向bD. 用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是b流向aA單色光頻率大于該金屬的極限頻率, 而B單色光的頻率小于該金屬的極限頻率, A正確, B錯誤; 電子

11、從b到a通過電流表, 那么流過電流表G的電流方向是a流向b, C正確, D錯誤. 9. 用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態的氫原子, 觀測到了一定數目的光譜線. 調高電子的能量再次進行觀測, 發現光譜線的數目比原來增加了5條. 用n表示兩次觀測中最高激發態的量子數n之差, E表示調高后電子的能量. 根據氫原子的能級圖(如圖15112所示)可以判斷, n和E的可能值為()圖15112A. n1,13.06 eVE13.32 eVB. n2,13.22 eVE13.32 eVC. n1,12.75 eVE13.06 eVD. n2,12.09 eVE13.06 eV解析: 選AD.由數學知識

12、可得, 一群處于量子數為n的激發態的氫原子向低能級躍遷時, 可能輻射出的光譜線條數為Ceq oal(2,n), 當n1時, 光譜線增加了5條, 可知初始時n5, 調高后n6, 所以電子能量應大于(13.60.54) eV, 而小于(13.60.28) eV, 故A正確, B選項錯誤; 當n2時, 初始時n2, 調高后n4, 所以電子能量應小于(13.60.54) eV, 而大于(13.61.51) eV, 故D正確, C錯誤. 二、非選擇題10. (高考新課標全國卷)在光電效應實驗中, 某金屬的截止頻率相應的波長為0, 該金屬的逸出功為_. 假設用波長為(0)的單色光做該實驗, 那么其遏止電壓

13、為_. 電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e, c和h.解析: 設金屬的截止頻率為0, 那么該金屬的逸出功W0h0heq f(c,0); 對光電子, 由動能定理得eU0heq f(c,)W0, 解得U0eq f(hc,e)eq f(0,0).答案: eq f(hc,0)eq f(hc,e) eq f(0,0)(寫為eq f(hc,e) eq f(0,0)也可)11. (高考單科卷)(1)研究光電效應的電路如圖15113所示. 用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K), 鈉極板發射出的光電子被陽極A吸收, 在電路中形成光電流. 以下光電流I與A、K之間的電壓UAK的

14、關系圖像中, 正確的選項是_. 圖15113圖15114(2)鈉金屬中的電子吸收光子的能量, 從金屬外表逸出, 這就是光電子. 光電子從金屬外表逸出的過程中, 其動量的大小_(選填“增大“減小或“不變), 原因是_. (3)氫原子處在第一、第二激發態的能級分別為3.40 eV和1.51 eV, 金屬鈉的截止頻率為5.531014 Hz, 普朗克常量h6.631034 Js.請通過計算判斷, 氫原子從第二激發態躍遷到第一激發態過程中發出的光照射金屬鈉板, 能否發生光電效應. 解析: (1)雖然入射光強度不同, 但光的頻率相同, 所以截止電壓相同; 又因當入射光強時, 單位時間逸出的光電子多, 飽

15、和光電流大, 所以選C.(2)見答案. (3)氫原子放出的光子能量EE3E2, 代入數據得E1.89 eV, 金屬鈉的逸出功W0hc, 代入數據得W02.3 eV, 因為EW0, 所以不能發生光電效應. 答案: (1)C(2)減小光電子受到金屬外表層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)(3)見解析12. 氫原子處于基態時, 原子能量E113.6 eV, 電子電量e1.61019 C, 電子質量m0.911030 kg, 氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r10.531010 m.(1)假設要使處于n2的氫原子電離, 至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？(2)氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環形電流, 那么氫原子處于n2的激發態時, 核外電子運動的等效電流多大？(3)假設鈉的極限頻率為6.001014Hz, 今用一群處于n4的激發態的氫原子發射的光譜照射鈉. 試通過計算說明有幾條譜線可使鈉發生光電效應？解析: (1)要使處于n2的氫原子電離, 照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處, 最小頻率的電磁波的光子能量應為: h0eq blc(rc)(avs4alco1(f(E1,4), 得8.211014Hz.(2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動, 庫侖力作為向心力, 有eq f(ke2,roal(2,2)eq f(42mr2,T2)其中r24r1根據電流