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1、第第 1 讲 波粒二象性 原子结构讲 波粒二象性 原子结构 考试标准 知识内容考试要求说明 能量量子化b 光的粒子性c 粒子的波动性c 概率波b 不确定性关系b 电子的发现a 原子的核式结构模型b 氢原子光谱b 玻尔的原子模型c 1.不要求掌握黑体辐射的概念和实验规律. 2.不要求识记研究光电效应现象的实验电路图. 3.不要求用 xp进行计算. h 4 4.不要求了解测量比荷的实验装置. 5.不要求计算以密立根实验为背景的问题. 6.不要求了解 粒子散射实验装置的细节. 7.不要求用氢原子光谱的实验规律计算波长. 8.不要求识记氢原子不同状态时的电子云. 一、能量量子化 1.量子化假设 振动着
2、的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍，并以这个最小能量值为单位一 份一份地吸收或辐射. 2.能量子 不可再分的最小能量值 h， 是电磁波的频率，h 是普朗克常量，h6.6261034 Js. 二、光的粒子性 1.光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光 电子. 2.实验规律 (1)每种金属都有一个极限频率. (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大. (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的. (4)保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多. 3.爱因斯坦光电效应方程 (
3、1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能 量子组成的，这些能量子称为光子，频率为 的光子的能量为 h. (2)爱因斯坦光电效应方程 表达式：hEkW0或 EkhW0. 物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 h，这些能量的一部分用于克服金属 的逸出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能 Ek. 自测 1 关于光电效应现象，下列说法中正确的是( ) A.在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B.在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长” ，入射光的波长必须小于此波长
4、，才能产生光电 效应 D.对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 答案 C 三、光的波动性 概率波 1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性. (2)光电效应说明光具有粒子性. (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性. 2.物质波 任何一个运动着的物体， 小到微观粒子， 大到宏观物体都有一个波与它对应， 其波长 ， p h p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量. 3.概率波 大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性，光波是概率波，光 子的行为服从统计规律，对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联
5、 系的物质波也是概率波. 4.不确定性关系 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观 粒子的位置和动量是不可能的，我们把这种关系叫做不确定性关系. 自测 2 (多选)下列说法中正确的是( ) A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小 D.单个光子的作用效果表现为粒子性，大量光子的作用效果表现为波动性 答案 CD 四、电子的发现 原子的核式结构模型 1.电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时
6、发现了电子，提出了原子的“枣糕模 型”. 2.原子的核式结构模型 (1) 粒子散射实验的结果：绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 少数 粒子发生了大角度偏转， 偏转的角度甚至大于 90， 也就是说它们几乎被 “撞了回来” ， 如图 1 所示. 图 1 (2)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，原子半径的数量级是 1010_m，而 原子核半径的数量级是 1015 m，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动. 自测 3 (多选)如图 2 为卢瑟福和他的学生们做 粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显 微镜一起分别放在图中的A、 B、 C、 D四个位置时， 关于观
7、察到的现象， 下列说法正确的是( ) 图 2 A.相同时间内放在 A 位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在 B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在 A 位置时多 C.放在 C、D 位置时屏上观察不到闪光 D.放在 D 位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 答案 AD 五、氢原子光谱 玻尔的原子模型 1.光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分， 且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义. 2.玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子 虽然绕核运动，但并不向外辐射能量. (2)跃迁
8、 ： 电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时， 会放出能量为h的光子， 这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定， 即 hEmEn.(h 是普朗克常量， h6.6310 34 Js) (3)轨道 ： 原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续 的，因此电子的可能轨道也是不连续的. 3.能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中 E1为基态能量，其数值为 E113.6 eV(以氢原 1 n2 子为例). 4.半径公式 ： rnn2r1(n1,2,3，)， 其中r1为基态半径， 又称玻尔半径， 其数值为r15.310 11 m(以氢原子为例). 5.氢原
9、子的能级图(如图 3 所示) 图 3 自测 4 一个氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 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 命题点一 光电效应现象和光电效应方程的应用 1.四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. (4)光电子不是光子，而是电子. 2.两条对应关系 (1)光照强度大光子数目多发射光电子多光电流大； (2)光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大. 3.三个
10、关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：EkhW0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc. (3)逸出功与极限频率的关系 W0hc. 例 1 (多选)(2016浙江 4 月选考16)在光电效应实验中，采用极限频率为 c5.51014 Hz 钠阴极，已知普朗克常量 h6.61034 Js，电子质量 m9.11031 kg.用频率 7.51014 Hz 的紫光照射钠阴极产生光电子的( ) A.动能的数量级为 1019 J B.速率的数量级为 108 m/s C.动量的数量级为 1027 kgm/s D.德布罗意波长的数量级为 109 m 答案 AD 解析 根据EkhW0，W0hc，得：Ek1
11、.321019 J，A 正确；由Ek mv2，得v5105 1 2 m/s， B 错误 ； 由 pmv4.61025 kgm/s， C 错误 ； 由 p 得 m1.4109 h 6.6 1034 4.6 1025 m，D 正确. 变式 1 (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 Ek B.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和截止频率 c之间应满足关系式 W0hc D.光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比 答案 C
12、D 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 有光电子的最大初动能 Ek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；根据光电 效应方程 EkhW0知， 当最大初动能为零时， 入射光的频率即为截止频率， 则有 W0hc， 故 C 正确；根据光电效应方程 EkhW0知，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. 变式 2 (多选)如图 4， 用一定频率的单色光照射光电管时， 电流表指针会发生偏转， 则( ) 图 4 A.电源右端应
13、为正极 B.流过电流表 G 的电流大小取决于照射光的强度 C.流过电流表 G 的电流方向是由 a 流向 b D.普朗克解释了光电效应并提出光子能量 Eh 答案 BC 解析 发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方 向相反，所以流过电流表 G 的电流方向是由 a 流向 b，所以电源左端为正极，故 A 错误，C 正确；流过电流表 G 的电流大小取决于照射光的强度，与光的频率无关，故 B 正确；爱因斯 坦解释了光电效应并提出光子能量 Eh，故 D 错误. 变式 3 (多选)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为 时，其遏止电压 为 U.已知普朗克常量为
14、h，电子电荷量大小为 e，下列说法正确的是( ) A.该金属的截止频率为 eU h B.该金属的逸出功为 eUh C.增大入射光的频率，该金属的截止频率增大 D.增大入射光的频率，该金属的遏止电压增大 答案 AD 解析 根据光电效应方程 Ekhhc和 eUEk得：c，故 A 正确.根据光电效应方 eU h 程 EkhW0和 eUEk得，W0heU，故 B 错误.金属的截止频率与入射光的频率无关， 故C错误.根据光电效应方程EkhW0和eUEk得eUhW0， 可知， 增大入射光的频率， 该金属的遏止电压增大，故 D 正确. 变式 4 (多选)(2018浙江 11 月选考14)处于较高能级的氢原子
15、向较低能级跃迁时，能辐射 出 a、b 两种可见光，a 光照射某金属表面时有光电子逸出，b 光照射该金属表面时没有光电 子逸出，则( ) A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a 光的侧移量小于 b 光的 B.垂直入射到同一单缝衍射装置，a 光的衍射中央亮条纹宽度小于 b 光的 C.a 光和 b 光的频率之比可能是20 27 D.a 光子的动量大于 b 光子的 答案 BD 解析 由题意可知，a 光可使某金属发生光电效应，b 光不能，则有频率 ab，C 错误；同 种介质中的折射率 nanb，在玻璃砖中的侧移量 yayb，A 错误；波长 ab，单缝衍射时的中 央亮条纹宽度 a 光比 b 光小，B 正确
16、；光子的动量为 p ，所以 a 光子的动量大于 b 光子的 h 动量，D 正确. 命题点二 光电效应图象 两类图象 图象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 的 关系图线 极限频率：图线与 轴交点的横坐标 c 逸出功：图线与 Ek轴交点的纵坐标的绝对 值 W0|E|E 普朗克常量：图线的斜率 kh 遏止电压 Uc与入 射光频率 的关 系图线 极限频率 c：图线与横轴的交点 遏止电压 Uc：随入射光频率的增大而增大 普朗克常量 h：等于图线的斜率与电子电 荷量的乘积，即 hke.(注：此时两极之间接 反向电压) 例 2 (多选)如图 5 甲所示，在光电效应实
17、验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴 极材料为锌和铜的两个不同的光电管， 结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止 电压 Uc随入射光频率 变化的函数关系图象.对于这两个光电管，下列判断正确的是( ) 图 5 A.因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压 Uc不同 B.光电子的最大初动能不同 C.因为光照强度不确定，所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D.两个光电管的 Uc 图象的斜率可能不同 答案 ABC 解析 根据 EkhW0和 eUcEk，联立得：eUchW0，即 Uc，可知入射光的 h e W0 e 频率相同， 逸出功 W0不同， 则遏止电压 Uc不
18、同， 故 A 正确.根据 EkhW0得， 相同的频率， 不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故 B 正确.虽然光的频率相同，但光照强度不 确定， 所以单位时间逸出的光电子数可能相同， 饱和光电流也可能相同， 故 C 正确.由 Uc h e ，可知 Uc 图象的斜率 k ，k 为常数，所以两个光电管的 Uc 图象的斜率一定相同， W0 e h e 故 D 错误. 变式 5 (多选)如图 6 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(直线与横轴的交点坐标为 4.27，与纵轴交点坐标为 0.5).由图可知( ) 图 6 A.该金属的截止频率为 4.271014
19、Hz B.该金属的截止频率为 5.51014 Hz C.该图线的斜率表示普朗克常量 D.该金属的逸出功为 0.5 eV 答案 AC 解析 根据 EkhW0，W0hc知，Ek 图线在横轴上的截距为截止频率，斜率为普朗 克常量，A、C 正确，B 错误；该金属的逸出功为：W0hc 6.63 1034 4.27 1014 1.6 1019 eV1.77 eV，D 错误. 命题点三 氢原子能级图及能级跃迁 氢原子能级图与能级跃迁问题的解答技巧 (1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的. (2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由 hEmEn求得.若求波长可由公式 c 求 得. (3)处于 n
20、能级的一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)条. (4)处于 n 能级的一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法： 用数学中的组合知识求解：NC . 2 n nn1 2 利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加. 例 3 (多选)(2016浙江 10 月选考15)如图 7 为氢原子能级图，氢原子中的电子从 n5 能级 跃迁到 n2 能级可产生 a 光 ； 从 n4 能级跃迁到 n2 能级可产生 b 光.a 光和 b 光的波长分 别为 a和 b，照射到逸出功为 2.29 eV 的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为 Ua 和 Ub.则(
21、 ) 图 7 A.ab B.UaUb C.a 光的光子能量为 2.86 eV D.b 光产生的光电子最大初动能 Ek0.26 eV 答案 BCD 解析 根据能级跃迁知识可知 haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E2 0.85(3.4) eV2.55 eV，显然 a 光的光子能量大于 b 光的，即 a 光频率大，波长短， 选项 A 错误， C 正确.根据光电效应方程 EkhW0， 知 a 光照射后的光电子最大初动能为 Eka haW0(2.862.29) eV0.57 eV，b 光照射后的光电子最大初动能为 EkbhbW0 (2.552.29) eV0.26 eV，选项
22、D 正确.根据遏止电压知识 EkeUc可知，UaUb，选项 B 正 确. 变式 6 根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( ) A.当氢原子由能量为 En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为 hEn B.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为 ，则其发出光的频率也是 C.一个氢原子中的电子从一个半径为 ra的轨道自发地直接跃迁到另一个半径为 rb的轨道，已 知 rarb，则此过程原子要辐射某一频率的光子 D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁 答案 C 解析 氢原子由能量为 En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与 En不同， 故 A 错误；电子沿某一轨
23、道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故 B 错误；电子由 半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故 C 正确；氢 原子吸收光子后能量增加，将从低能级向高能级跃迁，故 D 错误. 变式 7 (多选)一群氢原子从 n3 的能级向低能级跃迁时，放出光子的最大能量为 E，已知 氢原子处于基态时能量为E1， 氢原子各能级的关系为En(n1,2,3)， 则这群氢原子( ) E1 n2 A.跃迁时可以放出 6 种不同能量的光子 B.由 n2 的能级向基态跃迁时放出光子的能量小于 E C.由 n3 的能级向 n2 的能级跃迁时放出光子的能量等于5E 32 D.由 n2 的能
24、级向基态跃迁时吸收光子的能量为27E 32 答案 BC 解析 大量处于 n3 能级的氢原子向低能级跃迁能产生 3 种不同频率的光子，故 A 错误； 从 n3 的能级向基态跃迁时，放出光子的最大能量为 E，即为 EE1 E1，则 n2 E1 32 8 9 的能级向基态跃迁时放出光子的能量为 ： EE1 E1E，小于 E，故 B 正确，D E1 22 3 4 27 32 错误；n3 的能级向 n2 的能级跃迁时放出光子的能量为：EE1， E1 32 E1 22 5 36 5E 32 故 C 正确. 变式 8 (多选)(2018宁波市 3 月选考)氢原子的部分能级图如图 8 所示， 大量处于 n2
25、激发 态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后， 跃迁到某较高激发态， 再向低能级跃迁时， 可以发出 6 种不同频率的光子(频率从高到低依次为：1、2、3、4、5、6)，则下列说法正 确的是( ) 图 8 A.入射光的频率为 56 B.发出的 6 种光子，在真空中衍射本领最大的是 1 C.3光子照射逸出功为 3.34 eV 的锌板产生的光电子的最大初动能为 6.86 eV D.发出的 6 种光子在水中传播时，速度最大的是 1 答案 AC 解析 可放出 6 种不同频率的光子，说明氢原子吸收能量后处在 n4 能级，从 n2 能级跃 迁到 n4 能级吸收光子的频率应为 56，故 A 正确；衍射本领
26、最大的应是波长最长、频 率最小的 6，故 B 错误；3光子能量是 h3E2E110.2 eV，由 Ekh3W06.86 eV， 故 C 正确；在水中传播速度最大的是频率最小的 6，故 D 错误. 命题点四 光的波粒二象性和物质波 1.从数量上看： 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性. 2.从频率上看： 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本 领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象. 3.从传播与作用上看： 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性. 4.波动性与粒子性的统一： 由光子的能量
27、Eh、光子的动量表达式 p 可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表 h 示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率 和波长 . 例 4 (多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B. 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 答案 ACD 解析 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故 A 正确； 射 线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明 射线是一种粒子，故 B 错误；人们利用慢中 子衍射来研究晶体
28、的结构，中子衍射说明中子是一种波，故 C 正确；人们利用电子显微镜观 测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故 D 正确. 变式 9 下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( ) A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射 C.泊松亮斑和光电效应 D.光的反射和光电效应 答案 C 变式 10 (多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 答案 AB 1.有一束紫外线照射
29、某金属时不能产生光电效应，可能使金属产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 答案 B 2.(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是( ) A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子 答案 CD 解析 光电流的大小只与单位时间流过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无 关，选项 A 错误；无论光照强度多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产 生光电效应，选项 B 错误；根据 eUch
30、W0，遏止电压与入射光的频率有关，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，则遏止电压越大，选项 C 正 确；无论光照强度多弱，光照时间多短，只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应，选 项 D 正确. 3.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性 答案 C 解析 光具有波粒二象性，故 A 错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是 一种物质实体，速度可以低于光速.光子代表着一份能量，没有静止质量
31、，速度永远是光速， 故 B 错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故 C 正确；大量光 子运动的规律表现出光的波动性，故 D 错误. 4.(多选)下列说法正确的是( ) A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B.玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了 氢原子光谱的实验规律 C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 D.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜 想 答案 ABD 5.(多选)如图 1 所示，电路中所有元件完好，但光照射到
32、光电管上，灵敏电流计中没有电流通 过，其原因可能是( ) 图 1 A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反 答案 BD 解析 入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项 B 正确 ； 电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生， 故选项 D 正确. 6.(多选)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是( ) A.原子中的电子运动轨道分布是连续的 B.原子中的电子在某一定态时，电子绕原子核运动，但不向外辐射能量 C.氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量不变 D.一
33、群氢原子从 n3 能级向 n1 能级跃迁，最多能发出 3 种不同频率的光子 答案 BD 解析 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分 布是不连续的，故 A 错误；原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不 向外辐射能量，故 B 正确；核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时，吸收一定频率的光子 后，能量会增大，故 C 错误；氢原子向低能级跃迁时是随机的，一群处于 n3 能级的氢原 子向低能级跃迁时最多可能发出 C 3 种不同频率的光子，故 D 正确. 2 3 7.(多选)三束单色光 1、2 和 3 的波长分别为 1、2和 3(123).分别用这三束
34、光照射同一 种金属.已知用光束 2 照射时，恰能产生光电子.下列说法正确的是( ) A.用光束 1 照射时，不能产生光电子 B.用光束 3 照射时，不能产生光电子 C.用光束 2 照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多 D.用光束 2 照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大 答案 AC 解析 依据波长与频率的关系 ： ，因 123，那么 123，由于用光束 2 照射时， c 恰能产生光电子，因此用光束 1 照射时，不能产生光电子，而用光束 3 照射时，一定能产生 光电子，故 A 正确，B 错误 ； 用光束 2 照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多， 而由光电效应方程 ：
35、 EkhW0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故 C 正确，D 错误. 8.(多选)已知氢原子的能级图如图 2 所示，下列说法正确的有( ) 图 2 A.使 n2 能级的氢原子电离至少需要吸收 3.4 eV 的能量 B.氢原子由 n3 能级跃迁到 n2 能级，放出光子，能量增加 C.处于基态的氢原子吸收能量为 10.2 eV 的光子跃迁到 n4 激发态 D.大量处于 n3 激发态的氢原子会辐射出 3 种不同频率的光 答案 AD 9.(多选)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了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 Ek与入射光频率 的关系如
36、图 3 所示，其中 0为 极限频率.从图中可以确定的是( ) 图 3 A.逸出功与 有关 B.Ek与入射光强度成正比 C.当 0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 答案 CD 解析 由爱因斯坦光电效应方程 EkhW0和 W0h0(W0为金属的逸出功)可得 Ekh h0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D 正确；只有 0时才会发生光电效应，C 正确； 金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A 错误；光电子的最大初动 能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B 错误. 10.如图 4 所示为氢原子能级图，如果有大量处在 n3 激发态的氢原子向低能级跃迁，则能
37、辐射出的频率不同的光的种类及发出波长最短的光的能级跃迁是( ) 图 4 A.3 种，从 n3 到 n2 B.3 种，从 n3 到 n1 C.2 种，从 n3 到 n2 D.2 种，从 n3 到 n1 答案 B 解析 大量处在 n3 激发态的氢原子向低能级跃迁， 存在 32,21,31 三种可能， 或者根 据公式 C 3 计算， 波长最短的光即频率最大的光， 根据公式 Eh 可得氢原子由 n3 向 n 2 3 1 能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，故 B 正确. 11.(多选)如图 5 是氢原子的能级图，一群氢原子处于 n3 能级，下列说法中正确的是( ) 图 5 A.这群氢原子跃迁时能够
38、发出 3 种不同频率的光 B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2 eV C.从 n3 能级跃迁到 n2 能级时发出的光波长最长 D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 答案 AC 解析 根据 C 3 知，这群氢原子能够发出 3 种不同频率的光子，故 A 正确；由 n3 能级 2 3 跃迁到 n1 能级， 辐射的光子能量最大， E(13.61.51) eV12.09 eV， 故 B 错误 ； 从 n3 能级跃迁到 n2 能级辐射的光子能量最小， 频率最小， 则波长最长， 故 C 正确 ； 一群处于 n3 能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能量差，故 D 错误
39、. 12.(多选)(2018名校协作体 3 月选考)下面表格中给出了一些金属材料的逸出功： 材料铯铍钙钛 逸出功(1019 J)3.06.25.16.6 现用波长为 330400 nm(1 nm109 m)的紫外线光照射上述材料， 能产生光电效应的材料是 (普朗克常量 h6.61034 Js，光速 c3.0108 m/s)( ) A.铯 B.铍 C.钙 D.钛 答案 AC 13.(多选)氢原子的能级图如图 6 甲所示，一群氢原子处于量子数 n4 的能级状态.用其中氢 原子辐射出的 A、 B 两种不同频率的光子分别照射同一钾金属板(如图乙所示)， 发现当 A 光照 射时验电器的指针偏转，B 光照
40、射时验电器的指针未偏转，已知金属钾的逸出功为 2.25 eV， 普朗克常量 h6.631034 Js，则以下说法正确的是( ) 图 6 A.这群氢原子可能辐射 6 种频率的光子 B.有 4 种频率的辐射光子能使钾金属板发生光电效应 C.A 光照射钾金属板时验电器的金属小球带负电 D.氢原子从 n2 能级跃迁到 n1 能级过程中辐射出光子的动量为 5.441027 kgm/s 答案 ABD 解析 辐射出光子的频率有 C 6 种， 选项 A 正确 ； 由公式 EEmEn计算可得， 除了从 n4 2 4 能级跃迁到n3能级和从n3能级跃迁到n2能级过程中辐射出的光子能量小于金属钾的 逸出功外，其余
41、4 种辐射的光子能量均能使钾金属板发生光电效应，选项 B 正确；发生光电 效应时，由于光电子从金属表面逸出，钾金属板和验电器的金属小球均带正电，选项 C 错误 ； 由 p计算可知，选项 D 正确. h c E2E1 c 14.(多选)如图 7 所示为氢原子能级的示意图， 现有大量的氢原子处于 n4 的激发态， 当向低 能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( ) 图 7 A.最容易表现出衍射现象的光是由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的 B.频率最小的光是由 n4 能级跃迁到 n3 能级产生的 C.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D.用 n2 能级跃迁到
42、n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应 答案 BD 解析 在所有辐射出的光中，最容易产生衍射的是波长最长、频率最小的光，由 hEmEn 知，从 n4 能级跃迁到 n3 能级的光能量最小，频率最小，选项 A 错误，B 正确；根据 C C 6 可知，处于 n4 能级的大量氢原子最多可辐射出 6 种不同频率的光，选项 C 错误 ； 2 n2 4 从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为3.40 eV(13.6) eV10.2 eV，大于金 属铂的逸出功，能发生光电效应，选项 D 正确. 15.(多选)(2018嘉兴一中期末)如图 8 是氢原子能级图， 大量
43、处在激发态 n5 能级的氢原子向 低能级跃迁， a 是从 n4 能级跃迁到 n2 能级产生的光， b 是从 n5 能级跃迁到 n3 能级 产生的光.已知某金属的极限频率 5.531014 Hz， 普朗克常量 h6.61034 Js， 电子电荷 量 e1.61019 C，则( ) 图 8 A.在相同的双缝干涉实验装置中，a 光产生的干涉条纹间距比 b 光的更宽 B.a 光和 b 光的光子动量之比为 25597 C.用 a 光照射该金属时，能产生最大初动能为 0.27 eV 的光电子 D.在同样的玻璃中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 答案 BC 16.(多选)(2017浙江11月选考15
44、)a、 b是两种单色光， 其光子能量分别为a和b， 且 k， ( ) a b A.则 a、b 的光子动量之比1k pa pb B.若 a、b 入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比1k xa xb C.若 a、b 都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差 EkaEkbb(k1) D.若a、 b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的， 则a、 b两态能级之差EaEb b(k1) 答案 BC 解析 根据德布罗意方程 以及光子的能量 h ，联立可得 p ，所以 k1，选 h p c c pa pb a b 项 A 错误；x，由 可得 x，因此 1k，选项 B 正确；光电子最大 L d hc Lhc d xa xb b a 初动能EkhW0W0，因此EkaEkb(k1)b，选项C正确 ； a、b两态能级之差EaEbba (1k)b，选项 D 错误.