2025高考物理步步高同步练习选修3第四章　原子结构和波粒二象性粒子的波动性和量子力学的建立含答案

2025高考物理步步高同步练习选修3第四章原子结构和波粒二象性5粒子的波动性和量子力学的建立[学习目标]1.了解粒子的波动性，知道物质波的概念.2.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象.3.了解量子力学的建立过程及其在具体物理系统中的应用．一、粒子的波动性1．德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p).二、物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维森和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性．三、量子力学的建立四、量子力学的应用借助量子力学，人们深入认识了微观(填“宏观”或“微观”)世界的组成、结构和属性．1．推动了核物理和粒子物理的发展．人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个微观(填“宏观”或“微观”)层次的物质结构，又促进了天文学和宇宙学的研究．2．推动了原子、分子物理和光学的发展人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术．3．推动了固体物理的发展人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分．1．判断下列说法的正误．(1)只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波．(√)(2)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√)(3)宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，是因为宏观物体的波长太长．(×)(4)量子力学的建立，使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性．(√)(5)电子束照射到金属晶体上得到电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的(√)2．质子(eq\o\al(1,1)H)和α粒子(eq\o\al(4,2)He)被加速到相同动能时，质子和α粒子的动量之比为________，德布罗意波长之比为________．答案1∶22∶1一、粒子的波动性导学探究1．如图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？答案(1)普朗克能量子和爱因斯坦光子理论．(2)电子具有波动性．2．德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识．答案一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，产生的物质波的波长短，难以观测．知识深化1．对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq\f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝eq\f(h,p)求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，动量p＝mv.例1根据物质波理论，下列说法正确的是()A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显答案D解析一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A、B错误；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，C错误；由λ＝eq\f(h,p)，p＝mv可知，速度相同的质子与电子相比，电子质量小，动量小，故其物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D正确．针对训练(2021·河北巨鹿中学高二月考)德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波，下列关于物质波的说法中正确的是()A．物质波和光波都是概率波B．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物体C．动能相等的电子和质子，电子的波长短D．动量相等的电子和中子，中子的波长短答案A解析物质波和光波都是概率波，选项A正确；实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，选项B错误；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝eq\r(2mEk)可知，电子的动量小，由λ＝eq\f(h,p)可知，电子的波长长，选项C错误；由λ＝eq\f(h,p)可知，动量相等的电子和中子，波长一样长，选项D错误．例2(2021·江苏苏州高二期中)在中子衍射技术中，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与晶体中原子间距相近．已知中子质量m＝1.67×10－27kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10m的热中子动量的数量级为()A．10－17kg·m/s B．10－19kg·m/sC．10－21kg·m/s D．10－24kg·m/s答案D解析由德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)所以p＝eq\f(h,λ)≈3.64×10－24kg·m/s因此热中子的动量的数量级为10－24kg·m/s，故选D.例3任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝eq\f(h,p)，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为()A.eq\f(λ1＋λ2,2) B.eq\f(λ1－λ2,2)C.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2) D.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)答案D解析由动量守恒定律得p2－p1＝p，即eq\f(h,λ2)－eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ)，所以λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，故D正确．例4电子衍射和双缝干涉实验是证明德布罗意物质波理论的重要实验，电子束通过铝箔后的衍射图样如图甲所示，不同数目的电子通过双缝后的干涉图样分别如图乙、图丙和图丁所示．下列说法正确的是()A．亮条纹是电子到达概率小的地方B．这两个实验都说明电子是粒子C．这两个实验说明光子具有波动性D．这两个实验说明实物粒子具有波动性答案D解析物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的概率，其中概率的大小受波动规律的支配，亮条纹是电子到达概率大的地方，故A错误；电子是实物粒子，这两个实验是以电子是实物粒子为依据的，衍射与干涉是波特有的现象，所以电子束的衍射图样和干涉图样证实了德布罗意物质波的假说是正确的，说明实物粒子具有波动性，故B错误，D正确；题图图样为电子衍射和双缝干涉图样，不能说明光子具有波动性，故C错误．例5(2022·江苏南京高二期末)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．该实验说明了电子具有粒子性B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝eq\f(h,\r(2meU))C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显答案B解析实验得到了电子的衍射图样，即电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A错误；由动能定理可知，eU＝eq\f(1,2)mv2－0，经过电场加速后电子的速度v＝eq\r(\f(2eU,m))，电子德布罗意波的波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,m·\r(\f(2eU,m)))＝eq\f(h,\r(2meU))，故B正确；由电子的德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速电压越大，电子德布罗意波长越短，衍射现象越不明显，故C错误；质子与电子带电荷量相同，但是质子质量大于电子质量，动量与动能间存在关系p＝eq\r(2mEk)，所以由λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，可知质子的德布罗意波长小于电子的德布罗意波长，波长越小则衍射现象越不明显，故D错误．二、量子力学的建立例6下列关于量子力学的发展史及应用的说法中，不正确的是()A．量子力学完全否定了经典力学B．量子力学是在早期量子论的基础上创立的C．量子力学使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性D．“芯片”等器件利用固体的微观结构对电路进行操控，是量子力学在固体物理中的应用答案A解析量子力学没有否定经典力学理论，故A错误；在普朗克、玻尔等人所建立的早期量子论的基础上，玻恩、海森堡、薛定谔等众多科学家逐步完善并建立了量子力学，故B正确；量子力学使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性，故C正确；“芯片”等器件利用固体的微观结构对电路进行操控，是量子力学在固体物理中的应用，故D正确．考点一粒子的波动性1．下列说法正确的是()A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质B．物质波是概率波，光波是电磁波而不是概率波C．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性D．粒子的动量越小，其波动性越易观察答案D解析实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子的本质不同，A、C错误；根据德布罗意波理论，物质波和光波一样都是概率波，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，D正确．2．如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是()A．α粒子 B．β粒子C．中子 D．质子答案A解析德布罗意波长为λ＝eq\f(h,p)，又p＝mv，得λ＝eq\f(h,mv)，速率相等，即速度大小相同，α粒子的质量m最大，则α粒子的德布罗意波长最小，故A正确，B、C、D错误．3．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们必须具有相同的()A．速度的大小 B．动量的大小C．动能 D．总能量答案B解析根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量p也相等．故B正确．4.让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格(大小约10－10m)上，可得到电子的衍射图样，如图所示．下列说法正确的是()A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性B．加速电压越大，电子的物质波波长越长C．电子物质波波长比可见光波长更长D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等答案D解析电子衍射图样说明了电子具有波动性，A错误；根据eU＝eq\f(1,2)mv2，λ＝eq\f(h,mv)，解得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，加速电压越大，电子的物质波波长越短，B错误；电子物质波波长比可见光波长更短，C错误；根据λ＝eq\f(h,p)，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，D正确．5．冷冻镜断层成像技术测得冠状病毒的平均尺度是100nm.波长为100nm的光，其光子动量大小数量级为(普朗克常量为6.63×10－34J·s)()A．10－25kg·m/s B．10－27kg·m/sC．10－29kg·m/s D．10－31kg·m/s答案B解析根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，解得p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(6.63×10－34,100×10－9)kg·m/s＝6.63×10－27kg·m/s.所以B正确，A、C、D错误．6．(2021·江苏省天一中学高二期中)质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度减小为eq\f(1,2)v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)()A．保持不变B．变为原来波长的两倍C．变为原来波长的一半D．变为原来波长的4倍答案B解析质量为m的粒子原来的速度为v，其动量p＝mv所以对应的物质波的波长为λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)现将粒子速度减小为eq\f(1,2)v，则该粒子的物质波的波长变为原来的两倍，故B正确，A、C、D错误．考点二量子力学的建立7．关于经典力学和量子力学，下列说法中正确的是()A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动C．经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动D．上述说法都是错误的答案C解析经典力学适用于宏观世界和低速运动，对于微观世界和高速运动不适用，故A错误；经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动，故B、D错误，C正确．8．(2021·江苏镇江高二期末)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．粒子的动量越小，其波动性越易观察B．速率相同的质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长C．康普顿效应进一步证实了光的波动性的正确性D．电子的衍射现象可以证明光具有粒子性答案A解析由p＝eq\f(h,λ)知，p越小，λ越大，其波动性越易观察，A正确；由p＝eq\f(h,λ)，p＝mv，则λ＝eq\f(h,mv)，质子的质量大于电子的质量，质子的德布罗意波长比电子短，B错误；康普顿效应进一步证实了光的粒子性，C错误；电子的衍射证明实物粒子也具有波动性，D错误．9．(2021·江苏淮安高二期末)一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为()A.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1＋λ2,2)D.eq\f(λ1－λ2,2)答案A解析中子的动量p1＝eq\f(h,λ1)，氘核的动量p2＝eq\f(h,λ2)，由动量守恒定律：对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波长为λ3＝eq\f(h,p3)＝eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)，故A正确，B、C、D错误．10．(2021·江苏淮安高二期末)新冠病毒的整体尺寸一般在30～80nm，用光学显微镜即可观察．但如果病毒团聚在一起，就无能为力了．就需要继续放大，一般放大5～10万倍，可以有效观察到单个病毒．如果要清晰识别病毒形态，那还需要继续放大10～15万倍，这时就需要借助一种更加专业的仪器设备——电子显微镜．用光学显微镜观察物体时，由于衍射，被观测的物体上的一个光点经过透镜后不再会聚为一点而是形成了一个光斑，这样物体的像就模糊了；电子束也是一种波，把电子加速后，它的德布罗意波长比可见光波长短得多，衍射现象的影响就小得多，这样就可以极大地提高显微镜的分辨能力．已知物质波的波长为λ＝eq\f(h,p)，p为物体的动量，h为普朗克常量．根据以上材料下列说法正确的是()A．该材料的信息说明电子具有粒子性B．为了进一步提高电子显微镜的分辨本领，应当降低加速电子的电压C．加速电压相同时，相比电子显微镜，质子显微镜的分辨本领更强D．电子的动量越小，电子显微镜的分辨本领越强答案C解析由材料可知，主要提到的是波的衍射现象说明电子具有波动性，故A错误；为了进一步提高电子显微镜的分辨本领，应增加加速电子的电压，电子的速度更大，它的德布罗意波长更短更不容易发生衍射，故B错误；由动能定理可知qU＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(mv2,2m)＝eq\f(p2,2m)，而λ＝eq\f(h,p)，可知：电子与质子经过相同的电压加速后，质子获得的动量更大，质子的德布罗意波长更短，即质子显微镜的分辨本领更强，故C正确；由λ＝eq\f(h,p)可知，电子的动量越小，波长越长，越容易发生衍射，即电子显微镜的分辨本领越弱，故D错误．11．(2021·江苏无锡高二期末)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eq\f(d,n)，其中n>1.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()A.eq\f(n2h2,med2) B.C.eq\f(d2h2,2men2) D.eq\f(n2h2,2med2)答案D解析物质波的波长λ＝eq\f(h,mv)，则eq\f(d,n)＝eq\f(h,mv)，得v＝eq\f(nh,md)，由动能定理可得Ue＝eq\f(1,2)mv2，解得U＝eq\f(n2h2,2med2)，故选D.12．如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－34J·s，结果保留三位有效数字)答案3.97×10－10m6.63×10－35m解析中子的动量为p1＝m1v子弹的动量为p2＝m2v由λ＝eq\f(h,p)知中子和子弹的德布罗意波长分别为λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)联立以上各式解得λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)代入数据可解得λ1≈3.97×10－10m，λ2＝6.63×10－35m.13．已知某种紫光的波长是440nm.若将电子加速，使它的物质波波长是这种紫光波长的eq\f(1,104)J·s)(1)求电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟物质波波长的关系，并计算加速电压的大小．(结果保留1位有效数字)答案(1)1.5×10－23kg·m/s(2)8×102V解析(1)由物质波的波长公式λ＝eq\f(h,p)可得，电子的动量大小为p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(6.63×10－34,440×10－9×10－4)kg·m/s≈1.5×10－23kg·m/s.(2)设加速电压为U，由动能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2，电子的动量为p＝mv，又p＝eq\f(h,λ)，联立可得，加速为电压跟物质波波长的关系为U＝eq\f(h2,2emλ2)，代入数据解得加速电压的大小为U≈8×102V.本章知识网络构建eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(普朗克黑体辐射理论\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(黑体与黑体辐射,能量子ε＝hν)),光电效应\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光电效应\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(本质：电子\o(→,\s\up7(吸收光子))光电子,规律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1存在饱和电流,2存在遏止电压最大初动能,3存在截止频率,4瞬时性)),爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0)),光子说：光子的能量ε＝hν,康普顿效应：光子的动量p＝\f(h,λ),光的波粒二象性)),原子的核式结构模型\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电子的发现\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阴极射线,汤姆孙的原子“枣糕模型”)),原子的核式结构模型\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(α粒子散射实验,卢瑟福的原子核式结构模型)))),氢原子光谱\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光谱\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(发射光谱\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(连续谱,线状谱→光谱分析)),吸收光谱→光谱分析)),氢原子光谱的实验规律,经典理论的困难)),玻尔的原子模型\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(玻尔的三个基本假设\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(轨道量子化,能量量子化,能级跃迁：hν＝Em－Enm>n)),玻尔理论对氢原子光谱的解释,玻尔理论的局限性)),粒子的波动性：物质波的频率ν＝\f(ε,h)，波长λ＝\f(h,p),量子力学的建立和应用))光电效应方程及其应用[学习目标]1.进一步理解爱因斯坦光电效应方程并会分析有关问题.2.会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求光电子的最大初动能、截止频率和普朗克常量．一、光电效应方程Ek＝hν－W0的应用1．光电效应方程的理解(1)Ek为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W0和光的频率ν有关．(2)若Ek＝0，则hν＝W0，此时的ν即为金属的截止频率νc.2．光电效应现象的有关计算(1)最大初动能的计算：Ek＝hν－W0＝hν－hνc；(2)截止频率的计算：hνc＝W0，即νc＝eq\f(W0,h)；(3)遏止电压的计算：－eUc＝0－Ek，即Uc＝eq\f(Ek,e)＝eq\f(hν－W0,e).例1某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象．某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直到电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为遏止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到的遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中不正确的是()A．频率为ν1的单色光照射阴极K时光电子的最大初速度vm1＝eq\r(\f(2eU1,m))B．阴极K金属的截止频率ν0＝eq\f(U2ν1－U1ν2,U2－U1)C．普朗克常量h＝eq\f(eU2－U1,ν1－ν2)D．阴极K金属的逸出功W0＝eq\f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2)答案C解析光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：－eU1＝0－eq\f(1,2)mvm12，则得光电子的最大初速度：vm1＝eq\r(\f(2eU1,m))，故A正确；根据爱因斯坦光电效应方程得：hν1＝eU1＋W0，hν2＝eU2＋W0联立可得普朗克常量为：h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)，代入可得金属的逸出功：W0＝hν1－eU1＝eq\f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2)阴极K金属的截止频率为ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(\f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2),\f(eU1－U2,ν1－ν2))＝eq\f(U2ν1－U1ν2,U2－U1)故C错误，B、D正确．针对训练1(2021·洛阳市高二期中)在光电效应实验中，用频率为1.5ν的A光和频率为ν的B光分别照射同一金属，A光照射时的遏止电压是B光照射时遏止电压的2倍，则该金属发生光电效应的截止频率为()A.eq\f(1,3)νB.eq\f(1,2)νC.eq\f(2,3)νD.eq\f(3,4)ν答案B解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0＝eUc可得：对A光，有Ek1＝1.5hν－W0＝eUc1对B光，有Ek2＝hν－W0＝eUc2且有eq\f(Uc1,Uc2)＝2解得：W0＝eq\f(1,2)hν再由W0＝hνc可得：νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(\f(1,2)hν,h)＝eq\f(1,2)ν，故B正确，A、C、D错误．二、光电效应图像问题光电效应规律中的四类图像图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值，即W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率，即h＝k入射光颜色相同、强度不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc入射光颜色不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压Uc1、Uc2②饱和电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴交点的横坐标②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)命题角度1Ek－ν图像例2(2021·江苏宿迁高二期末)用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为－a(a>0)，与横轴交点横坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图获取的信息，正确的是()A．该金属的截止频率为aB．该金属的逸出功为bC．普朗克常量为eq\f(b,a)D．入射光的频率为2b时，遏止电压为eq\f(a,e)答案D解析根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－hνc结合图像，当Ek＝0时，b＝νc，即该金属的截止频率为b；当ν＝0时，Ek＝－hνc＝－a即该金属的逸出功为a；普朗克常量为h＝k＝eq\f(a,b)则选项A、B、C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得，当入射光的频率为2b时，光电子最大初动能为Ek＝hν′－hνc＝eq\f(a,b)·2b－a＝a而Uce＝Ek＝a，则Uc＝eq\f(a,e)，故D正确．针对训练2用不同频率的紫外线分别照射锌和钨的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图像，已知锌的逸出功小于钨的逸出功，若将两者的图线画在同一个Ek－ν坐标系中，用实线表示锌，虚线表示钨，则正确反映这一过程的是如图所示的()答案A解析根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，其中W0为金属的逸出功，则有W0＝hνc.由此可知在Ek－ν图像中，斜率表示普朗克常量h，横轴截距大小表示该金属截止频率的大小．由题意可知，锌的逸出功小于钨的逸出功，因此由νc＝eq\f(W0,h)可知，锌的截止频率小于钨的截止频率，且斜率相同，故A正确，B、C、D错误．命题角度2Uc－ν图像例3如图所示为金属A和B的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图像，由图可知()A．金属A的逸出功大于金属B的逸出功B．金属A的截止频率小于金属B的截止频率C．图线的斜率为普朗克常量D．如果用频率为5.5×1014Hz的入射光照射两种金属，从金属B逸出的光电子的最大初动能较大答案B解析根据Ek＝hν－W0＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e).当Uc＝0时，对应的频率为截止频率，由题图知，金属A的截止频率小于金属B的截止频率，故B正确；金属的逸出功为W0＝hνc，νc是截止频率，所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功，故A错误；根据Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)可知图线斜率为eq\f(h,e)，故C错误；由于A的逸出功较小，用相同频率的入射光照射A、B两金属时，从金属A逸出的光电子的最大初动能较大，故D错误．命题角度3I－U图像例4(2021·江苏苏州市相城区陆慕高级中学高二期中)某实验小组在研究光电效应的实验中，用a、b两束单色光分别照射同一光电管的阴极，得到了两条光电流随电压变化的关系曲线，如图所示．下列说法正确的是()A．a光的频率小于b光的频率B．a光的频率等于b光的频率C．a光的强度小于b光的强度D．a光的强度等于b光的强度答案B解析由题图可知，两图线遏止电压相同，根据eUc＝eq\f(1,2)mvm2，eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0可知，a光的频率等于b光的频率，A错误，B正确；入射光越强，饱和光电流越大，a图线对应的饱和光电流较大，可知a光的强度大于b光的强度，C、D错误．例5(2022·宿迁高二期末)如图所示，在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线甲、乙、丙．下列说法正确的是()A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙、丙两种光照射该光电管阴极的截止频率不同D．甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能相等答案D解析由Ek＝hν－W0和Ek＝eUc得：eUc＝hν－W0，因为甲光照射时的遏止电压小于乙，所以甲光的频率小，故A错误；根据eUc＝hν－W0，因为丙光照射时的遏止电压小，所以丙光的频率小，又λ＝eq\f(c,ν)，故丙光的波长长，故B错误；W0只与该光电管阴极材料有关，又hνc＝W0，故乙、丙照射该光电管阴极时截止频率相同，故C错误；因甲、丙照射光电管时遏止电压相同，故单色光甲、丙的频率相同，又Ek＝hν－W0，故甲、丙两种光照射时产生光电子的最大初动能相同，故D正确．1．用频率为ν的光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为Ek；若改用频率为3ν的光照射该金属，则逸出的光电子的最大初动能为()A．3Ek B．2EkC．3hν－Ek D．2hν＋Ek答案D解析由爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝hν－W0，Ek′＝h·3ν－W0，所以Ek′＝2hν＋Ek，D正确．2．四种金属的逸出功W0如表所示，以下说法正确的是()金属钙钠钾铷W0/eV3.202.292.252.13A.逸出功就是使电子脱离金属所做的功B．四种金属中，钙的截止频率最小C．若某种光照射钠时有光电子逸出，则照射钙时也一定有光电子逸出D．若某种光照射四种金属时均发生光电效应，则铷逸出光电子的最大初动能最大答案D解析逸出功是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中引力所做的功的最小值，故选项A错误；四种金属中，钙的逸出功最大，根据W0＝hνc可知，钙的截止频率最大，选项B错误；因钙的逸出功大于钠的逸出功，则若某种光照射钠时有光电子逸出，则照射钙时不一定有光电子逸出，选项C错误；若某种光照射四种金属时均发生光电效应，因铷的逸出功最小，则逸出光电子的最大初动能最大，选项D正确．3．(2021·江苏省智贤中学高二月考)分别用波长为λ和eq\f(3,4)λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()A.eq\f(hc,2λ)B.eq\f(2hc,3λ)C.eq\f(3hc,4λ)D.eq\f(2hλ,c)答案B解析光子能量为ε＝eq\f(hc,λ)，根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为Ek＝eq\f(hc,λ)－W0，根据题意λ1＝λ，λ2＝eq\f(3,4)λ，Ek1∶Ek2＝1∶2，联立可得逸出功W0＝eq\f(2hc,3λ)，故A、C、D错误，B正确．4．(2021·江苏省邗江中学期中)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eV.由图可知()A．该金属的截止频率为4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图像的斜率的倒数表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV答案A解析当光电子的最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，由题图可知金属的截止频率为4.27×1014Hz，故A正确，B错误；根据Ek＝hν－W0知，Ek－ν图线的斜率表示普朗克常量，故C错误；金属的逸出功为W0＝hνc＝6.63×10－34×4.27×1014J≈1.77eV，故D错误．5.如图所示是某次实验中得到的甲、乙两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，两金属的逸出功分别为W甲、W乙，如果用频率为ν1的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则下列关系正确的是()A．W甲>W乙 B．W甲<W乙C．E甲>E乙 D．E甲＝E乙答案A解析根据爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0＝hν－hνc，又Ek＝eUc，则eUc＝hν－hνc，由Uc－ν图线可知，当Uc＝0时，ν＝νc，金属甲的截止频率大于金属乙的截止频率，则金属甲的逸出功大于乙的逸出功，即W甲>W乙，选项A正确，B错误．如果用频率为ν1的光照射两种金属，根据光电效应方程，逸出功越大，则其光电子的最大初动能越小，因此E甲<E乙，选项C、D错误．6．(2021·江苏常州高二期末)如图甲所示是研究光电效应规律的实验电路．用波长为λ1的单色光a照射阴极K，反复调节滑动变阻器，灵敏电流计的指针都不发生偏转；改用波长为λ2的单色光b照射，调节滑动变阻器，测得流过灵敏电流计的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，则()A．光波长λ1小于λ2B．增加a光照射强度一定能使电流计指针偏转C．若只改变阴极K的材料，图像与横轴交点不变D．若只增加b光的照射强度，图像与横轴交点不变答案D解析单色光a不能使阴极发生光电效应，所以其波长大于单色光b的波长，A错误；光电效应能否发生由光的频率及阴极材料决定，与光强无关，B错误；若只改变阴极K的材料，则逸出功改变，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能发生变化，所以遏止电压也将发生变化，即图像与横轴的交点变化，C错误；若只增加b光的照射强度，光电子的最大初动能不变，遏止电压不变，图像与横轴交点不变，D正确．7．(2021·江苏省新桥高级中学高二期中)研究光电效应的电路如图所示．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．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中，正确的是()答案C解析光电流I与UAK间的关系图线与横轴交点的横坐标表示遏止电压，频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故选项C正确．8.(2022·江苏省如皋中学高二期末)如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ek随电压U变化关系的图像是()答案C解析光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ek＝Ue＋hν－W0可知Ek－U图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W1>W2，则图像C正确，A、B、D错误．9．(2022·江苏南京航空航天大学苏州附属中学高二期中)如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘Uc－ν关系图像如图乙所示．已知三种光的频率分别为ν1、ν2、ν3，光子的能量分别为1.8eV、2.4eV、3.0eV，测得遏止电压分别为U1＝0.8V、U2＝1.4V、U3(图乙中的未知量)．则下列说法正确的是()A．普朗克常量可表示为h＝eq\f(U2－U1,ν2－ν1)B．图乙中频率为ν3的光对应的遏止电压U3＝1.8VC．该阴极K金属材料的逸出功为2.6eVD．将电源的正负极对调，仍用频率为ν2的光照射阴极K时，将滑片P向右滑动一些，电流表示数一定不为零答案D解析由光电效应方程，可得eU1＝hν1－W0，eU2＝hν2－W0，解得h＝eq\f(eU2－eU1,ν2－ν1)，故A错误；根据eU1＝hν1－W0，解得W0＝1.0eV，故C错误；根据eU3＝hν3－W0，解得U3＝2.0V，故B错误；将电源的正负极对调，用频率为ν2的光照射阴极K时，加在光电管上的电压会使光电子加速，将滑片P向右滑动一些，加速电压变大，电流表示数一定不为零，故D正确．10.(2021·苏州高新区第一中学高二月考)如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是()A．Ek1＞Ek2B．单色光1的频率比单色光2的频率高C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大D．单色光1和单色光2的频率之差为eq\f(Ek1－Ek2,h)答案D解析由题图可知，Uc1＜Uc2，最大初动能与遏止电压的关系为：eUc＝Ek，可知光电子的最大初动能：Ek1＜Ek2，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，单色光2照射产生的光电子最大初动能大，则ν1＜ν2，故B错误；遏止电压与光电子的最大初动能有关，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，则增大单色光1的强度，不会增大遏止电压，故C错误；根据光电效应方程知：Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0，两式相减得，ν1－ν2＝eq\f(Ek1－Ek2,h)，故D正确．11．(2021·江苏省外国语学校高二月考)如图甲是利用光电管进行光电效应的实验装置．分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系图像如图乙所示，由图可知()A．b光照射时，阴极的逸出功较小B．b光子的能量小于a光子的能量C．对于b光，A、K间的电压低于Uc1时，将不能发生光电效应D．a光和c光的频率相同，但a光的强度更强答案D解析逸出功由材料本身决定，与照射光无关，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子最大初动能Ek＝eUc，可知b光照射时光电子的最大初动能较大，b光子的能量高于a光子的能量，故B错误；能否产生光电效应与所加电压无关，故C错误；a光和c光照射时光电子的最大初动能相同，故两者的频率相同，由于a光的饱和电流更大，故a光的强度更强，故D正确．12．钠金属的极限波长为540nm，白光是由多种色光组成的，其波长范围为400～760nm.若用白光照射钠金属，则下面四幅表示逸出的光电子的最大初动能Ek与入射光波长λ(或波长的倒数eq\f(1,λ))的关系图像中，可能正确的是()答案C解析根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，其中ν＝eq\f(c,λ)、W0＝eq\f(hc,λc)(λc＝540nm)，可得Ek＝hc·eq\f(1,λ)－eq\f(hc,λc)，故C正确，A、B、D错误．13.实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像如图所示．下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是()金属钨钙钠截止频率νc/(×1014Hz)10.957.735.53逸出功W0/eV4.543.202.29A.如用金属钨做实验得到的Ek－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大B．如用金属钠做实验得到的Ek－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大C．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜νc时，可能会有光电子逸出D．如用金属钠做实验得到的Ek－ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2＜Ek1答案D解析由光电效应方程Ek＝hν－W0可知Ek－ν图线是直线，且斜率相同，A、B项错误；如用金属钨做实验，当入射光的频率ν<νc时，不发生光电效应，不会有光电子逸出，故C错误；如用金属钠做实验得到的Ek－ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，由于钠的逸出功小于钙的逸出功，则Ek2<Ek1，故D正确．14．(2021·陕西西安市高二期末)如图所示，由锌板与铜板构成平行板电容器，其中锌板与静电计相连，静电计金属外壳和铜板都接地，现用频率为ν1的紫外线照射锌板，静电计指针偏转，最后稳定在偏角θ0上，对应电压为U0.已知偏转角度θ与电势差U成正比．以Q表示两板带的电荷量，E表示两板间的电场强度．则下述过程中正确的是()A．将两板距离减小为原来的一半，则θ减小最后稳定为eq\f(θ0,2)B．换用频率ν2的紫外线继续照射锌板，θ增大为2θ0后稳定，则有h(ν2－ν1)＝U0eC．停止光照，将两板距离增大为原来的两倍，则Q增大为2Q，θ增大为2θ0D．停止光照，将两板距离增大为原来的两倍，则θ增大为2θ0，E变大答案B解析紫外线照射锌板，发生光电效应，飞出的电子打在铜板上，两板之间形成电场，随着电场的增强，最后以最大初动能飞出的光电子也不能打在铜板上，形成遏止电压，即静电计指针偏角θ0对应的电压U0，有U0e＝Ek1＝hν1－W0(W0为锌板逸出功)；换用频率ν2的紫外线继续照射锌板，θ增大为2θ0稳定，则对应电压2U0，有：2U0e＝Ek2＝hν2－W0，联立两式得h(ν2－ν1)＝U0e，选项B正确；光照条件下，两板距离减小，电容增大，电压降低，则θ减小，随着电荷量继续积累，Q增大，E增大，直到重新回到遏止电压U0，则θ增大最后稳定在θ0，选项A错误；停止光照，Q不变，E不变，两板距离增大为原来的两倍，电压增大为原来的两倍，即θ增大为2θ0，选项C、D错误．15．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管，用波长为λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实34J·s，c＝3×108m/s，结合图像，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；(2)该阴极材料的极限波长．答案(1)4.0×1012个9.6×10－20J(2)0.66μm解析(1)由题图可知，最大光电流为0.64μA，则每秒钟阴极发射的光电子数：n＝eq\f(Imt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)个＝4.0×1012个，由题图可知，发生光电效应时的遏止电压是0.6V，所以光电子的最大初动能：Ekm＝eUc＝0.60eV＝9.6×10－20J；(2)根据光电效应方程得：Ekm＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λc)代入数据得：λc≈0.66μm.章末检测试卷(四)(满分：100分)一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分．每题只有一个选项最符合题意．1．(2021·江苏盐城高二期末)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到如图所示的图样，从而证实了()A．电子的波动性B．电子的粒子性C．光的波动性D．光的粒子性答案A解析戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性．选项A正确．2.(2021·江苏宿迁高二期末)我国高铁技术从无到有，并取得了巨大飞跃，目前处于世界领先水平．与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点．与4G相比，5G使用的电磁波()A．波长更长 B．衍射更明显C．能量子的能量更大 D．传播速度更快答案C解析由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝eq\f(c,ν)，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；波长越长，衍射现象越明显，由选项A可知λ5G<λ4G，则与4G相比，5G使用的电磁波衍射不明显，B错误；已知能量子的能量为ε＝hν，由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确；真空中电磁波的传播速度与光速相等，为c＝3×108m/s，D错误．3．下列说法正确的是()A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长答案C解析爱因斯坦在量子理论的基础上，提出了光子假说并建立了光电效应方程，故A错误；康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，故B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C正确；依据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)分析可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误．4．(2022·江苏徐州高二期末)2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课．若本次直播通信使用电磁波的波长范围为λ1≤λ≤λ2，光速为c，则该电磁波中能量子最大值为()A．hλ2 B.eq\f(h,λ1)C.eq\f(hc,λ1) D.eq\f(hλ1,c)答案C解析根据电磁波能量子公式ε＝hν＝heq\f(c,λ)可知，波长越短，能量越大，所以该电磁波中能量子最大值为εmax＝eq\f(hc,λ1)，故选C.5．(2022·江苏连云港高二期末)某氦氖激光器发光的功率为P，发射频率为ν的单色光，真空中光速为c，下列说法正确的是()A．激光器每秒发射的光子数为eq\f(P,hν)B．每个光子的能量为heq\f(c,ν)C．该单色光在真空中的波长为eq\f(ν,c)D．单色光从空气进入水中后波长变大答案A解析经时间t发出的光子能量为Pt＝Nhν，则激光器每秒发射的光子数为eq\f(N,t)＝eq\f(P,hν)，故A正确；根据爱因斯坦的光子说可知，一个光子的能量为E0＝hν＝eq\f(hc,λ)，故B错误；该单色光在真空中的波长为λ＝eq\f(c,ν)，故C错误；单色光从空气进入水中后，频率不变，而波速减小，由v＝λf知波长变小，故D错误．6．(2021·江苏南通高二期末)在图甲所示的电路中，用两种单色光①、②分别照射同一光电管时，光电流I与光电管两极电压U的关系如图乙．单色光①和②相比()A．①光光子的频率较大B．①光光子的动量较大C．①光照射时，单位时间逸出的光电子数目较多D．①光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大答案C解析由Ekm＝hν－W0，eUc＝Ekm，可得光电流恰好为零时，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光子的频率为截止频率，由题图乙可知，②光光子最大初动能较大，光子的频率较大，由p＝eq\f(hν,c)可知②光光子的动量较大，故A、B、D错误；由题图可知①的饱和光电流大，因此①光照射时单位时间内产生的光电子数量多，故C正确．7.(2021·江苏常州高二期末)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量在1.63eV到3.10eV之间，则()A．氢原子从n＝2的能级向n＝1的能级跃迁时辐射光子属于红外线B．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离C．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子属于紫外线D．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出3种频率的光子答案B解析氢原子从n＝2的能级向n＝1的能级跃迁时释放的能量为10.2eV，比可见光能量大，而红外线能量比可见光能量小，A错误；处于n＝3能级的氢原子至少吸收1.51eV的能量才能电离，而紫外线的能量大于3.10eV，B正确；氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光子的能量为0.66eV，比可见光能量低，不属于紫外线，C错误；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的光子，D错误．8．(2021·江苏泰州高二期末)反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是()A．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B．处于n＝2能级的反氢原子的电离能为13.6eVC．基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁D．大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射的光子的波长最长答案D解析反氢原子光谱与氢原子光谱相同，所以A错误；处于基态的反氢原子的电离能为13.6eV，所以B错误；吸收光子能量跃迁时需要一一对应的能量，则基态反氢原子吸收11eV的光子时，不能发生跃迁，所以C错误；大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，则辐射的光子的波长最长，所以D正确．9．(2021·江苏苏州高二期中)如图甲所示为氢原子部分能级图，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝3能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，则下列说法正确的是()A．从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光，也一定能使阴极K发生光电效应B．用从n＝4能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射阴极K，阴极K的逸出功会变大C．在光的频率不变的情况下，饱和电流不随入射光强度的变化而变化D．用从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射n＝4能级的氢原子，可以使其电离答案D解析由玻尔理论知n＝3和n＝1能级的能级差大于n＝2和n＝1能级的能级差，用从n＝3能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，若用从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射阴极K，不能使阴极K发生光电效应，A错误；逸出功由金属本身决定，与入射光频率大小无关，B错误；在入射光的频率不变的情况下，入射光越强，则单位时间逸出的光电子数越多，饱和电流越大，C错误；当处于n＝4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85eV时，将会被电离，n＝3能级与n＝2能级间的能量差大于0.85eV，D正确．10．(2021·江苏南京高二期末)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是()A．只有b光照射时，仅增加其强度，则对应的遏止电压增大B．阴极金属的逸出功可能为W0＝2.5eVC．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的D．图乙中的c光光子能量为10.2eV答案D解析光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，因此仅增加b光照射时的强度，对应的遏止电压保持不变，A错误；由于只有3种频率的光能使阴极K发生光电效应，分析可知，这三种分别是从n＝4，n＝3，n＝2三个激发态跃迁到基态时放出的光子，其他的光子不会使阴极K产生光电效应，从n＝4跃迁到n＝2放出的光子能量ΔE＝E4－E2＝2.55eV，要小于阴极金属的逸出功，因此阴极金属的逸出功不可能为W0＝2.5eV，B错误；图乙中的a光的遏止电压最大，照射时光子的能量最大，是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，C错误；图乙中的c光的遏止电压最小，是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的，光子能量为ΔE＝E2－E1＝10.2eV，D正确．二、非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．11．(10分)(2021·江苏徐州高二期末)某研究性学习小组设计了利用光电效应测量普朗克常量的实验，实验原理图如图甲所示，实验中通过测定遏止电压Uc和对应入射光频率ν的数据，即可求出普朗克常量h.该小组的一次实验数据记录如下：频率ν(×1014Hz)8.2137.4086.8795.4905.196遏止电压Uc(V)1.6001.2781.0740.4880.378(1)建立Uc－ν坐标系，根据表中的数据，在图乙中描绘Uc随ν变化的图线；(2)已知元电荷e＝1.6×10－19C，利用图乙画出的图线求出普朗克常量h＝________J·s(保留两位有效数字)；(3)由于多种因素的影响，各条谱线对应的遏止电压和理论值相比都相差了ΔU，试分析对普朗克常量h的测量有没有大的影响：________________