2019年高考物理一輪復(fù)習 第十二章 近代物理初步 第1講 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜練習.doc
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配餐作業(yè) 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜 A組基礎(chǔ)鞏固題 1.關(guān)于光電效應(yīng),下列表述正確的是( ) A.光照時間越長,光電流越大 B.入射光頻率大于極限頻率時就能產(chǎn)生光電子 C.入射光足夠強,就可以有光電流 D.不同的金屬逸出功都是一樣的 解析 光電流的大小與入射光的強度有關(guān),與光照射的時間長短無關(guān),故A項錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率,故B項正確;能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān),入射光足夠強,不一定能產(chǎn)生光電流,故C項錯誤;不同的金屬逸出功是不同的,故D項錯誤。 答案 B 2.盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu),正確反映實驗結(jié)果的示意圖是圖中的( ) A. B. C. D. 解析 本題考查學(xué)生對α粒子散射實驗現(xiàn)象的定性認識。由教材中講述的實驗現(xiàn)象可知,只有D項符合題意。 答案 D 3.關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性,下列說法不正確的是( ) A.不僅光子具有波粒二象性,一切運動的微粒都具有波粒二象性 B.運動的微觀粒子與光子一樣,當它們通過一個小孔時,都沒有特定的運動軌道 C.波動性和粒子性,在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的,但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D.實物的運動有特定的軌道,所以實物不具有波粒二象性 解析 光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律,大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性,而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長越長,波動性越明顯,光的頻率越高,粒子性越明顯。而宏觀物體的德布羅意波的波長太小,實際很難觀察到波動性,不是不具有波粒二象性,D項錯誤。 答案 D 4.(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗,隨著時間的增加,在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖像,則( ) A.圖像甲表明光具有粒子性 B.圖像乙表明光具有波動性 C.用紫外線觀察不到類似的圖像 D.實驗表明光是一種概率波 解析 圖像甲曝光時間短,通過光子數(shù)很少,呈現(xiàn)粒子性。圖像乙曝光時間長,通過了大量光子,呈現(xiàn)波動性,故A、B項正確;同時也表明光波是一種概率波,故D項也正確;紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同,也可以發(fā)生上述現(xiàn)象,故C項錯誤。 答案 ABD 5.用波長為2.010-7m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電子中最大的動能是4.710-19J。由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)( ) A.5.51014Hz B.7.91014Hz C.9.81014Hz D.1.21015Hz 解析 本題考查光電效應(yīng)方程,意在考查考生對光電 效應(yīng)方程Ek=hν-W逸的理解,并能應(yīng)用光電效應(yīng)方程求解極限頻率。由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W逸,而W逸=hν0,ν=,所以鎢的極限頻率ν0=-=7.91014Hz,B項正確。 答案 B 6.(多選)在單縫衍射實驗中,中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫,那么該光子( ) A.一定落在中央亮紋處 B.可能落在其他亮紋處 C.不可能落在暗紋處 D.落在中央亮紋處的可能性最大 解析 根據(jù)概率波的概念,對于一個光子通過單縫落在何處是不可確定的。當然也可落在其他亮紋處,還可能落在暗紋處,故B項正確;因落在中央亮條紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上,故讓一個光子通過單縫,落在中央亮條紋的可能性最大,故D項正確。 答案 BD 7.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc=1∶2∶3。當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動能為Ek,當改用c光束照射該金屬板時( ) A.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為Ek B.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為Ek C.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為Ek D.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng) 解析 對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有-W=Ek,-W=Ek,由以上兩式可得=Ek,W=Ek。當改用c光速照射該金屬板時-W=Ek-Ek=Ek,故B項正確。 答案 B 8.(2017北京)2017年年初,我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長在100 nm(1 nm=10-9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上個最強的極紫外激光脈沖,大連光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子,但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷,能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.610-34 Js,真空光速c=3108 m/s) A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J 解析 一個處于極紫外波段的光子的能量為E=h=210-18 J,由題意可知,光子的能量應(yīng)比電離一個分子的能量稍大,因此數(shù)量級必須相同,故B項正確。 答案 B 9.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)的電路圖。某同學(xué)利用該裝置在不同實驗條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖乙所示。則下列說法正確的是( ) A.甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動能一定小于丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動能 B.單位時間內(nèi)甲光照射光電管發(fā)出光電子比乙光的少 C.用強度相同的甲、丙光照射該光電管,則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等 D.對于不同種金屬,若照射光頻率不變,則逸出光電子的最大初動能與金屬的逸出功為線性關(guān)系 解析 當光照射到K極時,如果入射光的頻率足夠大(大于K極金屬的極限頻率),就會從K極發(fā)出光電子。當反向電壓增加到某一值時,電流表A中電流就會變?yōu)榱?,此時mev=eUc,式中vc表示光電子的最大初速度,e為電子的電荷量,Uc為遏止電壓,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知丙光的最大初動能較大,故丙光的頻率較大,但丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動能不一定比甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動能大,故A項錯誤;對于甲、乙兩束頻率相同的光來說,入射光越強,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,故B項錯誤;對甲、丙兩束不同頻率的光來說,光強相同是單位時間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等,由于丙光的光子頻率較高,每個光子的能量較大,所以單位時間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)就較少,所以單位時間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)就較少,故C項錯誤;對于不同金屬,若照射光頻率不變,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W,知Ek與金屬的逸出功為線性關(guān)系,故D項正確。 答案 D 【解題技巧】 根據(jù)遏止電壓的大小比較電子的最大初動能,結(jié)合光電效應(yīng)方程比較入射光的頻率。根據(jù)飽和光電流的大小比較光的強度。 B組能力提升題 10.如圖所示,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別和電池兩極相連,各電池的極性和電動勢在圖中標出。鎢的逸出功為4.5 eV?,F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鎢板(各光子的能量在圖上標出)。那么,下列圖中有光電子到達金屬網(wǎng)的是( ) A.①②③ B.②③④ C.②③ D.③④ 解析 由光電效應(yīng)方程知,若有光電效應(yīng)發(fā)生,入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率,①不能,②③④發(fā)生光電效應(yīng);②所加電壓為正向電壓,只要有光電子逸出,電子就能到達M金屬網(wǎng),②可以;③④所加電壓為反向電壓,由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程知,入射光的能量為8 eV時,逸出的光電子的最大初動能為3.5 eV,反向電壓必須小于3.5 eV才有光電子到達M金屬網(wǎng),故③可以,④不能。由上分析知C項對。 答案 C 11.(多選)如圖所示是氫原子的能級圖,大量處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n=1能級躍遷時釋放的光子,則( ) A.10種光子中波長最短的是n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 B.10種光子中有4種屬于萊曼系 C.使n=5能級的氫原子電離至少需要0.85 eV的能量 D.從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量 解析 n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生光子的能量最大,根據(jù)E=知,波長最短,故A項正確;萊曼系是指氫原子由高能級向n=1能級躍遷時釋放的光子,10種光子中4種屬于萊曼系,所以B項正確;n=5能級的氫原子具有的能量為-0.54 eV,故要使其發(fā)生電離能量變?yōu)?,至少需要的能量為0.54 eV,故C項錯誤;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為13.6 eV-3.4 eV=10.2 eV,從n=3能級躍遷到n=2能級釋放的光子能量為3.4 eV-1.51 eV=1.89 eV<10.2 eV,顯然兩者不相等,故D項錯誤。 答案 AB 12.μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖為μ氫原子的能級示意圖,假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子,μ氫原子吸收光子后,發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子,且頻率依次增大,則E等于( ) A.h(ν3-ν1) B.h(ν3+ν1) C.hν3 D.hν4 解析 μ氫原子吸收光子后,能發(fā)出六種頻率的光,說明μ氫原子是從n=4能級向低能級躍遷,則吸收的光子的能量為ΔE=E4-E2,E4-E2恰好對應(yīng)著頻率為ν3的光子,故光子的能量為hν3。 答案 C 13.(多選)如圖所示,這是一個研究光電效應(yīng)的電路圖,下列敘述正確的是( ) A.只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時,電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值 B.保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程中,電流表示數(shù)可能一直增大 C.不改變光束顏色和電路,增大入射光束強度,電流表示數(shù)會增大 D.陰極K需要預(yù)熱,光束照射后需要一定的時間才會有光電流 解析 當只調(diào)換電源的極性時,電子從K到A減速運動,到A恰好速度為零時對應(yīng)電壓為遏止電壓,所以A項正確;當其他條件不變,P向右滑動,加在光電管兩端的電壓增加,光電子運動更快,由I=得電流表讀數(shù)變大,當達到飽和光電流后,電流表示數(shù)不再增加,B項錯誤;只增大入射光束強度時,單位時間內(nèi)光電子數(shù)變多,電流表示數(shù)變大,C項正確;因為光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的,陰極K不需要預(yù)熱,所以D項錯誤。 答案 AC 14.(多選)某同學(xué)采用如圖所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當用某單色光照射光電管的陰極K時,會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計中電流恰為零,此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓,根據(jù)遏止電壓,可以計算出光電子的最大初動能Ekm?,F(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測量到遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,則下列關(guān)系式正確的是( ) A.用頻率為ν1的光照射時,光電子的最大初速度 vm1= B.陰極K金屬的逸出功W0=hν1-eU1 C.陰極K金屬的極限頻率νc= D.普朗克常數(shù)h= 解析 光電子在電場中做減速運動,根據(jù)動能定理得-eU1=0-mv,則得光電子的最大初速度vm1=,故A項正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得hν1=eU1+W0,hν2=eU2+W0,得金屬的逸出功W0=hν1-eU1,聯(lián)立得h=,故B項正確,D項錯誤;陰極K金屬的極限頻率νc==,故C項正確。 答案 ABC 15.氫原子在基態(tài)時軌道半徑r1=0.5310-10 m,能量E1=-13.6 eV。求氫原子處于基態(tài)時: (1)電子的動能。 (2)原子的電勢能。 (3)用波長是多少的光照射可使其電離。 解析 (1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1, 則k=, 故電子動能Ek1=mv== eV=13.6 eV。 (2)E1=Ek1+Ep1, 故Ep1=E1-Ek1 =-13.6 eV-13.6 eV=-27.2 eV。 (3)設(shè)用波長λ的光照射可使氫原子電離: =0-E1, λ=- = m =0.914 110-7 m。 答案 (1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.914 110-7 m 16.氫原子處于基態(tài)時,原子的能量為E1=-13.6 eV,當處于n=3的激發(fā)態(tài)時,能量為E3=-1.51 eV,則: (1)當氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時,向外輻射的光子的波長是多少? (2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射原子? (3)若有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中可能釋放出幾種不同頻率的光子? 解析 (1)由躍遷公式得 hν=E3-E1,?、? ν=, ② 由①②代入數(shù)據(jù)得 λ=1.0310-7m。 (2)若要將基態(tài)原子電離 hν=0-E1, 代入數(shù)據(jù)得ν=3.31015Hz。 (3)光子種數(shù) N=C==3種。 答案 (1)1.0310-7m (2)3.31015 Hz (3)3種- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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