2023年高考物理一轮复习课时分层集训33光电效应氢原子光谱新人教版

课时分层集训(三十三)光电效应氢原子光谱(限时：40分钟)[根底对点练]光子说光电效应现象1．2016年8月16日01时40分，由我国研制的世界首颗量子科学试验卫星“墨子号〞在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空．它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建，效劳于国家信息平安，它将开展对量子力学根本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，以下说法错误的选项是()A．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化〞的传统观念C．光子的概念是爱因斯坦提出的D．光电效应实验中的光电子，也就是光子D[由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化〞的传统观念，提出量子化理论，故B正确；为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光子说，引入了光子的概念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误．]2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间选B某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以此题答案为B。3．(多项选择)如图12­1­7为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图．光电子的最大初动能用Ek表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示．那么以下说法正确的选项是()图12­1­7A．Ek与C无关B．Ek与λ成反比C．Ek与t成正比D．Ek与ν成线性关系AD[由Ek＝hν－W0知，Ek与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A、D正确，C错误；由Ek＝eq\f(hc,λ)－W0可知，Ek与λ不成反比，B错误．]α粒子散射实验4．以下与α粒子散射实验结果一致的是()【导学号：84370491】A．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小B．大多数α粒子发生较大角度的偏转C．向各个方向运动的α粒子数目根本相等D．极少数α粒子发生大角度的偏转D[当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有极少数的α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数根本按直线方向前进，实验结果是：离原子核远的α粒子偏转角度小，离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故A、B、C错误，D正确．]5．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大局部都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是10－15mA．①②③ B．①③④C．①②④ D．①②③④B[α粒子散射实验的结果说明，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核做高速运动，那么从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大局部都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径约是10－15m6．(多项选择)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图12­1­8为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，那么以下说法正确的选项是()图12­1­8A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D正确．]光电效应规律及方程的应用7．(多项选择)(2023·长沙模拟)金属钙的逸出功为4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108【导学号：84370492】A．用波长为400nm的单色光照射金属钙，其外表有光电子逸出B．用波长为400nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C．假设某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，那么增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．假设某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，那么减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少AD[波长为400nm的单色光的光子能量为E＝heq\f(c,λ)＝4.95×10－19J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.]8．(多项选择)如图12­1­9所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知()图12­1­9A．该金属的极限频率为4.30×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eVAC[由光电效应方程Ekm＝hν－W0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D错．]9．如图12­1­10甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，那么逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()甲乙图12­1­10A．1.5eV0.6eVB．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eVC[光子能量hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，那么能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6V时，电流表读数为零，那么电子不能到达阳极，由动能定理eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6eV，由光电效应方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9eV，对图乙，当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正确．]某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10－7m的紫外线照射阴极．真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10－19A．5.3×1014Hz,2.2JB．5.3×1014Hz,4.4×10－19JC．3.3×1033Hz,2.2JD．3.3×1033Hz,4.4×10－19JB[由W＝hν0得极限频率ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(2.21×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz＝5.3×1014Hz由光电效应方程hν＝W0＋Ekm得Ekm＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－W0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6.63×10－34×3.0×108,2.5×10－7)－2.21×1.6×10－19))J＝4.4×10－19J]10.研究光电效应的电路如图12­1­11所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．以下光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的选项是()图12­1­11ABCDC[由于光的频率相同，所以对应的反向遏止电压相同，A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，C正确，D错误．]波粒二象性11．用很弱的光做双缝干预实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图12­1­12所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明()【导学号：84370493】图12­1­12A．光只有粒子性没有波动性B．光只有波动性没有粒子性C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性D[光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．]12．(多项选择)实物粒子和光都具有波粒二象性．以下事实中突出表达波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干预图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关AC[电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干预图样，选项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误．电子显微镜是利用电子束衍射工作的，表达了波动性，选项C正确．光电效应实验，表达的是光的粒子性，选项D错误．]氢原子光谱、波尔理论13．以下关于原子光谱的说法不正确的选项是()A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B．不同的谱线分布对应不同的元素C．不同的谱线对应不同的发光频率D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成局部．故D不正确，选D.]14.如图12­1­13所示为氢原子的能级图，对于处在n＝4能级的大量氢原子，以下说法正确的选项是()图12­1­13A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子B．处在n＝4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级C．这群氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射的光子的波长最长D．这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应，那么该金属的逸出功W0应满足10.2eV<W0≤12.09eVD[这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子，A错误；氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差，B错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射出的光子的频率最大，波长最短，C错误；如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应，那么这两种光子分别是由氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级和氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时辐射出的，由光电效应发生的条件可知，该金属的逸出功应满足E2－E1<W0≤E3－E1，即10.2eV<W0≤12.09eV，D正确．]15．(2023·保定模拟)可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内．如图12­1­14所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断()图12­1­14A．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C[从n＝4能级跃迁到n＝3能级时辐射的光子能量ΔE43＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子能量ΔE42＝－0.85eV－(－3.40eV)＝2.55eV＞ΔE43，光子的频率ν＝eq\f(ΔE,h)，所以ν43＜ν42，故B错误；从n＝4能级跃迁到n＝1能级时辐射的光子能量ΔE41＝－0.85eV－(－13.60eV)＝12.75eV＞ΔE43，光子的波长λ＝eq\f(hc,ΔE)，所以λ43＞λ41，故C正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D错误．]氢原子跃迁时，由n＝3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，那么以下说法正确的选项是()A．氢