高中物理 专题5 光电效应原子结构和能级跃迁复习学案 新人教版选修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散专题5 光电效应、原子结构和能级跃迁一、光电效应的实验规律1发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率2入射光的频率大于金属的截止频率时，光电流强度(单位时间内发射出的光电子数)与入射光强度成正比3光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大4光电效应的发生是瞬时的复习过关1(多选)如图1所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转下列说法正确的是()图1Aa光的频率一定大于b光的频率B用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应C电源正极可能与c接线柱连接D若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由dGf答案ACD解析由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c接负极，d接正极：单色光a频率大于金属的极限频率，b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率(2)c接正极，d接负极：a、b两光都能发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率故A、C正确，B错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由dGf.故D正确2关于光电效应，以下说法正确的是()A光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D用频率是1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是2的黄光照射该金属一定不发生光电效应答案C解析由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错；光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错；用频率是1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对二、对光电效应方程的应用和Ek图象的考查1爱因斯坦光电效应方程：EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即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：光电子的最大初动能2由Ek图象(如图2)可以得到的信息图2(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh.3三个关系式：(1)EkhW0(2)W0hc(3)EkeUc.复习过关3(多选)对爱因斯坦光电效应方程EkhW0，下面的理解正确的有()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同样的初动能EkB式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C逸出功W0和极限频率0之间应满足关系式W0hcD光电子的最大初动能和入射光的频率不成正比答案CD解析根据光电效应方程EkhW0知，同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子最大初动能都相同，但初动能可能不同故A错误W0表示逸出功，是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值故B错误；当最大初动能为零时，入射频率即为极限频率，即W0hc，故C正确最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系故D正确4对光电效应的解释正确的是()A普朗克利用量子理论成功解释了光电效应现象B一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D由于不同金属的逸出功不相同，因此不同金属材料的极限波长也不相同答案D解析爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象，A错误；光电效应产生的光电子数与光强有关，B错；光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关，C错；由W0hch知不同金属材料极限波长不同，D正确5用波长为2.0107m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.71019 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108m/s)()A5.51014 Hz B7.91014 HzC9.81014 Hz D1.21015 Hz答案B解析由爱因斯坦光电效应方程得hEkW0，而金属的逸出功W0hc，由以上两式得，钨的极限频率为：c7.91014 Hz，B项正确6用频率为的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为E；若改用频率为的另一种光照射该金属表面，逸出光电子的最大初动能为3E.已知普朗克常量为h，则为()A3 B. C. D.答案C解析设金属逸出功为W0，则有EhW0，若改用频率为的另一种光照射该金属表面，有3EhW0，由此求出为.7(多选)如图3是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，由此可知()图3A该金属的逸出功等于EB该金属的发生光电效应的截止频率为c C入射光的频率为2c时，产生的光电子的最大初动能为2ED普朗克常量为h答案ABD解析根据EkhW0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E.当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为c，A、B正确；根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能不是原来的2倍，C错误；逸出功等于E，则Ehc，所以h，或通过图线的斜率kh，故D正确三、氢原子能级及能级跃迁1对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子只有当一个光子的能量满足hE末E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差2关于能级跃迁的说明(1)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，氢原子电离后，电子具有一定的初动能(2)当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大复习过关8如图4所示是玻尔理论中氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()图4A13.6 eV B12.09 eVC10.2 eV D3.4 eV答案B解析受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，说明激发的氢原子处于第3能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为EE3E112.09 eV，故B正确9氢原子能级的示意图如图5所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()图5A可见光光子能量范围在1.62 eV到2.11 eV之间B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线Ca光的频率大于b光的频率D氢原子在n2的能级可吸收任意频率的光而发生电离答案C解析由能级跃迁公式EEmEn得：E1E4E20.85 eV(3.4 eV)2.55 eVE2E3E21.51 eV(3.4 eV)1.89 eV故A错；据Eh知，C对；E3E4E30.85 eV(1.51 eV)0.66 eV，所以氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，B错；氢原子在n2的能级时能量为3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离，D错10子与氢原子核(质子)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6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n2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的光子，且频率依次增大，则E等于()图6Ah(31) Bh(31)Ch3 Dh4答案C解析氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明氢原子是从n4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为EE4E2，E4E2恰好对应着频率为3的光子，故光子的能量为h3.11图7中所示为氢原子能级示意图的一部分，则关于氢原子发生能级跃迁的过程中，下列说法中正确的是()图7A从高能级向低能级跃迁，氢原子放出光子B从高能级向低能级跃迁，氢原子核外电子轨道半径变大C从高能级向低能级跃迁，氢原子核向外放出能量D从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长短答案A解析从高能级向低能级跃迁，氢原子放出光子，能量减小，轨道半径减小，A正确，B错误；从高能级向低能级跃迁时，是氢原子向外辐射出能量，不是原子核辐射能量，C错误；跃迁辐射出的电磁波的能量EEmEnhh代入数据得4332，D错误12如图8所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子，问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢