1、1第 1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 c1.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 x p 进行计算.h44.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.量子化假设振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍，
2、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，h6.62610 34 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.2(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(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
3、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： h Ek W0或 Ek h W0.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，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
4、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为运动物体的动量， h为普朗克常量.hp3.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
5、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.3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
6、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，关于观察到的现象，下列说法正确的是( )图 2A.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.
7、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.42.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：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 h Em En.(h是普朗克常量，h6.6310 34 Js)(3)轨
8、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： En E1(n1,2,3，)，其中 E1为基态能量，其数值为 E113.6eV(以氢1n2原子为例).4.半径公式： rn n2r1(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
9、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.52.两条对应关系(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.3.三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程： Ek h W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系： Ek eUc.(3)逸出功与极限频率的关系 W0 h c.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 c5.510 14Hz钠阴极
10、，已知普朗克常量 h6.610 34 Js，电子质量 m9.110 31 kg.用频率 7.510 14Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的( )A.动能的数量级为 1019 JB.速率的数量级为 108m/sC.动量的数量级为 1027 kgm/sD.德布罗意波长的数量级为 109 m答案 AD解 析 根 据 Ek h W0， W0 h c， 得 ： Ek 1.3210 19 J， A正 确 ； 由 Ek mv2， 得12v 5105m/s，B 错误；由 p mv4.610 25 kgm/s，C 错误；由 p 得 hm1.410 9 m，D 正确.6.610 344.610 25变式 1 (多选
11、)对爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0，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和截止频率 c之间应满足关系式 W0 h cD.光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比答案 CD解析 根据光电效应方程 Ek h W0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；
12、根据光电效应方程 Ek h W0知，当最大初动能为零时，入射光的频率即为截止频率，则有W0 h c，故 C正确；根据光电效应方程 Ek h W0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( )6图 4A.电源右端应为正极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 bD.普朗克解释了光电效应并提出光子能量 E h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
13、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 E h ，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 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 eUhB.该金属的逸出功为 eU hC.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 Ek h h c和 eU Ek得： c ，故 A正确.根据光电效eUh应方程 E
14、k h W0和 eU Ek得， W0 h eU，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 Ek h W0和 eU Ek得 eU h W0，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202
15、7D.a光子的动量大于 b光子的7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 a b，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 a b，单缝衍射时的中央亮条纹宽度 a光比 b光小，B 正确；光子的动量为 p ，所以 a光子的动量大于 bh光子的动量，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 k h遏止电压 Uc
16、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 h ke.(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 5A.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
17、能相同D.两个光电管的 Uc 图象的斜率可能不同答案 ABC8解析 根据 Ek h W0和 eUc Ek，联立得： eUc h W0，即 Uc ，可知入射光he W0e的频率相同，逸出功 W0不同，则遏止电压 Uc不同，故 A正确.根据 Ek h W0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 ，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he W0e he率一定相同，故 D错误.变式 5 (多选)如图 6所示是用光照射某种金
18、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 6A.该金属的截止频率为 4.271014HzB.该金属的截止频率为 5.51014HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为 0.5eV答案 AC解析 根据 Ek h W0， W0 h c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： W0 h ceV1.77eV，D 错误.6.6310 344.2710141.610 19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
19、)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 h Em En求得.若求波长可由公式c 求得.(3)处于 n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 .2nnn 12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 b9光
20、的波长分别为 a和 b，照射到逸出功为 2.29eV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( )图 7A. a bB.Ua UbC.a光的光子能量为 2.86eVD.b光产生的光电子最大初动能 Ek0.26eV答案 BCD解析 根据能级跃迁知识可知 h a E5 E20.54(3.4)eV2.86eV， h b E4 E20.85(3.4)eV2.55eV，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 Ek h W0，知 a光照射后的光电子最大初动能为 Eka h a W0(2.862.29) eV0.57eV， b
21、光照射后的光电子最大初动能为 Ekb h b W0(2.552.29) eV0.26eV，选项 D正确.根据遏止电压知识 Ek eUc可知， Ua Ub，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 h EnB.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 ra rb，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
22、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E1n2子( )10A.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 EC.由 n3 的能级向 n2
23、 的能级跃迁时放出光子的能量等于5E32D.由 n2 的能级向基态跃迁时吸收光子的能量为27E32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 E E1 E1，则 n2E132 89的能级向基态跃迁时放出光子的能量为： E E1 E1 E，小于 E，故 B正确，DE122 34 2732错误； n3 的能级向 n2 的能级跃迁时放出光子的能量为： E E1 ，E132 E122 536 5E32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，
24、大量处于 n2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 8A.入射光的频率为 5 6B.发出的 6种光子，在真空中衍射本领最大的是 1C. 3光子照射逸出功为 3.34eV的锌板产生的光电子的最大初动能为 6.86eVD.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 5 6，故 A正确；衍射本领最大的应是
25、波长最长、频率最小的 6，故 B错误； 3光子能量是 h 3 E2 E110.2eV，由Ek h 3 W06.86eV，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.11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 E h 、光子的动量表达式
26、p 可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，h表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的结构，中子衍射说明中子是一种波，故 C正确；人们利
27、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 AB121.有一束紫外线照射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
28、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 B2.(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 eUc h 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
29、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，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
30、 D错误.134.(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 ABD5.(多选)如图 1所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )图 1A.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，
31、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
32、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.237.(多选)三束单色光 1、2 和 3的波长分别为 1、 2和 3( 1 2 3).分别用这三束14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.
33、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 1 2 3，那么 1 2 3，由于用光c束 2照射时，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： Ek h W0，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 2A.使 n2 能级的氢原子电离至少需要吸收 3.4eV的能量B.氢原子由 n3 能级跃迁到 n2 能级，
34、放出光子，能量增加C.处于基态的氢原子吸收能量为 10.2eV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 AD9.(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 的关系如图 3所示，其中 0为极限频率.从图中可以确定的是( )图 3A.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15D.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 Ek h W0和 W0 h 0(W0为金属的逸出功)可得Ek h h 0，可
35、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 4A.3种，从 n3 到 n2B.3种，从 n3 到 n1C.2种，从 n3 到 n2D.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，
36、波长最短的光即频率最大的光，根据公式 E h 可得氢原子由 n323向 n1 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 5A.这群氢原子跃迁时能够发出 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 10.2eVC.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23跃迁到 n1 能级，辐射的光子能量最大， E(13.61.51)
37、 eV12.09eV，故 B错误；从16n3 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.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(10 19 J) 3.0 6.2 5.1 6.6现用波长为 330400nm(1nm10 9 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 h6.610 34 Js，光速 c3.010 8m/s)( )A.铯 B.铍 C.钙 D.钛答案 AC13.(多选)氢原子的
38、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光照射时验电器的指针未偏转，已知金属钾的逸出功为2.25eV，普朗克常量 h6.6310 34 Js，则以下说法正确的是( )图 6A.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
39、 A正确；由公式 E Em En计算可得，除了从24n4 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 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.hc E2 E1c1714.(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 7A.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
40、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 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34eV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h Em En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，2n 24选项 C错误；从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为3.40eV(13.6) eV10.2eV，大于金属铂的逸出功，能发生
41、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 5.5310 14Hz，普朗克常量h6.610 34 Js，电子电荷量 e1.610 19 C，则( )图 8A.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 25597C.用 a光照射该金属时，能产生最大初动能为 0.27eV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
42、 BC16.(多选)(2017浙江 11月选考15) a、 b是两种单色光，其光子能量分别为 a和 b，18且 k，( ) a bA.则 a、 b的光子动量之比 1 kpapbB.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 1 k xa xbC.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 Eka Ekb b(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Ea Eb 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hp c c k1，选项 A错误； x ，由 可得 x ，因此papb a b Ld hc Lhcd 1 k，选项 B正确；光电子最大初动能 Ek h W0 W0，因此 xa xb b aEka Ekb( k1) b，选项 C正确； a、 b两态能级之差 Ea Eb b a(1 k) b，选项D错误.
