【专项冲击波】高考物理 讲练测系列 专题33 量子论初步 (2).doc

2013年高考物理专项冲击波讲练测系列 专题33 量子论初步【重点知识解读】一 波粒二象性1.普朗克1900年提出量子论，1905年爱因斯坦提出光子学说，成功解释了光电效应实验。任何一种金属都有一个极限频率，只有当入射光的频率大于这个极限频率才能发生光电效应。光电效应实验表明光具有粒子性。光子能量公式e=h，光电效应方程ek= hw。【高考命题动态】量子论初步包括波粒二象性和波尔理论。量子论是近代物理的基石之一，也是高考命题重点之一。高考对量子论的考查难度中等。【最新模拟题专项训练】。1（2012上海物理）在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）（a）频率（b）强度（c）照射时间（d）光子数目【答案】：a【解析】：在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，根据光电效应方程，光电子的最大初动能取决于入射光的频率，选项a正确。【考点定位】此题考查光电效应。2（6分）(2013河北邯郸高三12月质检)下列说法正确的有 a如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应b粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一c由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大d原子核发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4e在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变长 3 (6分）（2013河南三市联考）下列关于近代物理知识的描述中，正确的是_ (填入正确选项前的字母。选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分；每选错一个扣3分，最 低得分为0分a.当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出b.处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子c.衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的d.在n+heo+x核反应中，x是质子，这个反应过程叫衰变e.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 4（2013宝鸡检测）某光波射到一逸出功为w的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为b的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为（ ）a b c w/h+ dw/h-答案：c解析：由evb=mv2/r可得所产生的光电子的最大初动能ek=mv2=。由爱因斯坦光电效应方程，ek=h-w，解得=w/h+，选项c正确。5（2013宝鸡检测）红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示，e1是基态，e2是亚稳态，e3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到e3，然后自发跃迁到e2，释放波长为2的光子，处于亚稳态e2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（ ）a bc d 7（2013徐州摸底）某光源能发出波长为0.6m的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为0.25ev已知普朗克常量h=6.6310-34js，光速c=3108m/s求：上述可见光中每个光子的能量；该金属的逸出功。解析：上述可见光中每个光子的能量e=hc/=6.6310-34js3108m/s0.6m=3.31510-19j=2.07ev；由爱因斯坦光电效应方程，ek=hc/+w，解得该金属的逸出功w= 1.82ev。8（2013连云港摸底）某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压uc与入射光频率v的关系图象如图所示。则由图象可知a该金属的逸出功等于hv0b遏止电压是确定的，与照射光的频率无关c若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量hd入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为hv0答案：acd子的最大初动能为hv0，选项d正确。9（2013连云港摸底）如图所示为氢原子的能级图。现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是a这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光b氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光频率最大c这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2evd氢原子由n=3跃迁到n=l产生的光照射逸出功为6.34ev的金属铂能发生光电效应答案：ad解析：大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光频率最小，选项a正确b错误；当从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为（-1.51 ev ）-（-13.6 ev ）=12.09ev，选项c错误；氢原子由n=3跃迁到n=l产生的光，光子能量为12.09ev，照射逸出功为6.34ev的金属铂能发生光电效应，选项d正确。oakpva光10.从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压与入射光频率，作出-的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性。图中频率、遏止电压、及电子的电荷量均为已知，求：普朗克常量h； 该金属的截止频率。 11（2006全国理综卷2第19题）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0a当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子b当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0c当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大d当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍答案：ab解析：由产生光电效应的条件可知，当照射该金属光的频率大于极限频率时，一定能产生光电子，选项a正确；根据光电效应方程，当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0，选项b正确；当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功不变，选项c错误；当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增加，且大于一倍，选项d错误。12.（2005天津理综卷第20题）现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为abcd 14. （2012金太阳联考）德布罗意根据光的波粒二象性提出了物质波假设。已知普朗克常量h=6.6310-34js，下列说法正确的是a根据德布罗意假设，动量为p的子弹的德布罗意波长为h/pb光的衍射图案证明了德布罗意物质波假设的正确性c频率为的光子其动量为hc/d质量为9.110-31kg、速度为4.0107m/s的电子德布罗意波长大约为1.810-8m【点评】此题根据人们用微弱的光做双缝干涉实验所看到的现象，来说明光是概率波，光具有波粒二象性。16.（2012年2月山东潍坊重点中学联考）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是a卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型b一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的光强太小c原子核发生一次衰变时，其内部的一个中子转变为质子d玻尔理论指出氢原子能级是分立的，原子光谱是线状谱【点评】此题考查氢原子能量、能级、电离等知识点。18 (2010新课标)用频率为0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为1、2、3的三条谱线，且321，则_.(填入正确选项前的字母) a、01 b、3=2+1 c、0=1+2+3 d、 【解析】：大量氢原子跃迁时只能发射频率分别为1、2、3的三条谱线，这说明氢原子是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，h3=h2+h1，解得：3=2+1，选项b正确。【答案】b【点评】此题考查能级、能量守恒定律及光的发射。19（2010重庆理综）氢原子的能级示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光赤橙黄绿蓝靛紫光子能量范围（ev）1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为a红、蓝靛b黄、绿c红、紫d蓝靛、紫【解析】根据玻尔理论，如果激发态的氢原子处于第二能级，只能够发出10.2 ev 【点评】此题考查能级、光谱和发射及其相关计算。20（2007年高考江苏物理）子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子（hydrogen muon atom）,它在原子核物理的研究中有重要作用。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的光，且频率依次增大，则e等于ah（32） bh（5+6） ch3 dh4【解析】由氢原子吸收光子后，发出6种频率的光可知氢原子吸收光子后跃迁到n=4的能级。6为氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级发出的光的频率，5为氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光的频率，4为氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级发出的光的频率，3为氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级发出的光的频率，2为氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级发出的光的频率，1为氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的频率。由光子的发射和吸收规律可知照射光子能量e应等于氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级所需的能量，即e=h3，所以正确选项为c。【答案】 c【点评】此题取材氢原子的能级图，考查对能级、光子的发射和吸收等知识的理解和掌握。21（2010山东理综第38题）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89ev、10.2ev、12.09ev。跃迁发生前这些原子分布在 个激发态能级上，其中最高能级的能量值是 ev（基态能量为-13.6 ev）。 22（2011四川理综第18题）氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则a. 吸收光子的能量为h1+h2 b.辐射光子的能量为h1+h2 c. 吸收光子的能量为h1-h2 d.辐射光子的能量为h1-h2 答案：d解析：根据题述可知能级k高于能级m，氢原子从能级k跃迁到能级m，辐射光子能量为h2- h1，选项d正确。23.（2009全国理综卷第18题）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62ev到3.11ev之间。由此可推知, 氢原子 a. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 b. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光c. 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d. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光解析： 从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在1.62ev到3.11ev之间,选项a正确.已知可见光子能量在1.62ev到3.11ev之间从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量小于等于3.40ev，选项b错. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11ev的光的频率才比可见光高,选项c错.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之间,所以是可见光，选项d正确。答案：ad点评：本题考查玻尔的原理理论.24.（2012金太阳联考）.在氢原子光谱实验中，得到一条波长为656.2nm的红色谱线，若已知普朗克常量h=6.6310-34js，氢原子基态能量值为e1=-13.6ev，量子数为n的较高能级能量值为en= e1/n2，则a该谱线对应的频率为4.571010hzb该谱线对应的光子能量为1.89evc跃迁前氢原子所处能级能量值为1.51evd该谱线为则处于n=3能级向n=2能级跃迁发出的 25.（2012北京理综）一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级.该氢原子a 放出光子，能量增加b 放出光子，能量减少c 吸收光子，能量增加d 吸收光子，能量减少.【答案】：b【解析】氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级.该氢原子放出光子，能量减少，选项b正确。【考点定位】此题考查波尔理论、能级及其相关知识。26（2012山东理综）氢原子第n能级的能量为，其中e1为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2，则= 。27（2003江苏物理第2题）.用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应。现将该单色光的光强减弱，则（ ）a.光电子的最大初动能不变 b.光电子的最大初动能减少 c.单位时间内产生的光电子数减少 d.可能不发生光电效应答案：ac解析：将该单色光的光强减弱，产生的.光电子的最大初动能不变，单位时间内产生的光电子数减少，选项ac正确。28. （2010天津理综）用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流i与光电管两极间所加电压u的关系如图。则这两种光a照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大b.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大c.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大d.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大【解析】由图象可知，当电流为零时的电压为截止电压，uc2大于uc1。根据动能【点评】此题从光电效应的光电流i与光电管两极间所加电压u的关系图线切入，综合考查光电效应、光的干涉、全反射、光的色散等知识点。29（2011福建理综卷第29题）爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是 （填选项前的字母）a逸出功与有关 b。ekm与入射光强度成正比c当=0时会逸出光电子 d。图中直线斜率与普朗克常量有关 答案： d 解析：逸出功与0有关，选项a错误；ekm与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项b错误；当=0时入射光光子能量等于逸出功，不会逸出光电子，选项c错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，图中直线斜率与普朗克常量有关，选项d正确。30.（2012金太阳联考）如图所示，一光电管的阴极用极限波长为0的钠制成用波长为的紫外线照射阴极，光电管阳极a和阴极k之间的电势差为u，饱和光电流的值(当阴极k发射的电子全部到达阳极a时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)为i则a每秒钟内由k极发射的光电子数目为i/eb从阴极k发射的光电子的最大初动能hc/c发射的电子到达a极时的最大动能为d若入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极k发射的光电子的最大初动能可能增大【最新高考题专项检测】1（2012海南物理）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能ek，下列说法正确的是 a对于同种金属，ek与照射光的强度无关 b对于同种金属，ek与照射光的波长成反比 c对于同种金属，ek与光照射的时间成正比 d对于同种金属，ek与照射光的频率成线性关系 e对于不同种金属，若照射光频率不变，ek与金属的逸出功成线性关系【答案】ade【解析】根据光电效应规律，对于同种金属，ek与照射光的强度无关，ek与光照射的时间无关，ek与照射光的频率成线性关系，ek与照射光的波长有关，但不是成反比，选项ad正确bc错误；对于不同种金属，若照射光频率不变，根据光电效应方程，ek=hv-w，ek与金属的逸出功成线性关系，选项e正确。【考点定位】此题考查光电效应及其相关知识。2（09高考上海物理）光电效应的实验结论是：对于某种金属（）a无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应b无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应c超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小d超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【解析】每种金属都有它的极限频率n0，只有入射光子的频率大于极限频率n0时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程ek=hnw=hnhn0，可知入射光子的频率n 越大，产生的光电子的最大初动能ek也越大，与入射光的强度无关，所以ad正确。【答案】ad3（2012上海物理）根据爱因斯坦的“光子说”可知 （a）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” （b）光的波长越大，光子的能量越小（c）一束单色光的能量可以连续变化 （d）只有光子数很多时，光才具有粒子性4（2007年高考江苏物理）现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是a、一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多b、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的c、质量为10-3kg、速度为10-2m/s的小球，其德布罗意波长约为10-23 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹d、人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长一晶体中原子间距大致相同【解析】一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，即打到锌板上的光子越多，单位时间内锌板上发射的光电子就越多，但体现的是光的粒