第十二章原子与原子核第1课时波粒二象性能级跃迁【基础巩固】光电效应1.(2016山西太原质检)关于光电效应,下列说法正确的是(A)A.截止频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能发生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多解析:由W0=hc可知选项A正确;照射光的频率大于截止频率时才能发生光电效应,选项B错误;金属的逸出功与最大初动能无关,选项C错误;在发生光电效应时若光强一定,频率越高,光子数越少,单位时间内逸出的光电子数越少,选项D错误.2.(2016江西九江质检) 在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管.若实验a中的光强大于实验b中的光强,实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a,b表示,则下列四个图中可能正确的是(A)解析:由于光的频率相同,所以光电子的最大初动能相同,遏止电压相同,又a中的光强大于b中的光强,所以相同电压时,a的光电流大于b的光电流,选项A正确.3. (2016甘肃兰州质检)(多选)如图所示的光电管的实验中,发现用一定频率的M单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,而用另一频率的N单色光照射时不发生光电效应,那么(BC)A.N光的频率一定大于M光的频率B.M光的频率一定大于N光的频率C.用M光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD.用M光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a解析:用一定频率的M单色光照射光电管时,发生光电效应,而用N单色光照射时不发生光电效应,则MN,选项A错误,B正确;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a流向b,选项C正确,D错误.4.导学号 00622796(2016山东济南模拟)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在真空管中的阴极K,阴极K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(C)解析:根据光电效应方程知,频率相同的光照射同一金属,光电子的最大初动能相等,根据m=eUc,知遏止电压相等,光越强,光电流越大,故选项C正确.波粒二象性物质波5.(2016山东青岛模拟)关于光的本性,下列说法正确的是(D)A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性解析:光既具有波动性,又具有粒子性,但不同于宏观的机械波和机械粒子,波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现,是同一客体的两个不同的侧面、不同属性,只能认为光具有波粒二象性,选项D正确.6.下列叙述中正确的是(C)A.物质波属于电磁波B.像地球这样的宏观物体不具有波动性C.德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫物质波D.宏观物体运动时没有衍射或干涉现象,是因为其不具有波动性解析:一切运动着的物体都具有对应的物质波,物质波是与机械波、电磁波性质不同的一种波,宏观物体也具有波动性,因为对应的物质波波长比较短,所以干涉、衍射现象不明显,故只有选项C正确.7.(2016河北秦皇岛模拟)(多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果下列认识正确的是(BCD)A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点B.单个光子的运动没有确定的规律C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.只有大量光子的行为才表现出波动性解析:单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点呈现一定的规律性,落在某些区域的可能性较大,这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域,因而把光波叫做概率波.光具有波粒二象性,少数光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性.所以选项B,C,D正确.光谱能级跃迁8.利用氢气放电管发光,可以产生氢原子光谱,这些谱线的产生是由于(B)A.大量氢原子处于不同的激发状态,从而辐射不同频率的光子B.大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁,从而辐射不同频率的光子C.大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而辐射不同频率的光子D.大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁,从而吸收不同频率的光子解析:大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时,发出不同频率的光,从而产生线状光谱.故选B.9.(2016山东青岛质检)(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是(BC)A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关解析:由于氢原子的轨道是不连续的,而氢原子在不同的轨道上的能量En=E1,故氢原子的能级是不连续的,即是分立的,故选项C正确,A错误;当氢原子从较高能级跃迁到较低能级时,发射的光子的能量为h=En-Em,选项B正确,D错误.10. (2016湖南长沙质检)已知金属钾的逸出功为2.22 eV.氢原子的能级如图所示,一群处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有(B)A.1种 B.2种C.3种 D.4种解析:氢原子从n=3能级向低能级跃迁可能发出3种频率的光子,其中31和21所发出的光子能量高于2.22 eV,选项B正确.11.导学号 00622797(2016陕西咸阳模拟)(多选)一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向外辐射了1,2,3三种频率的光子,且123,则(ACD)A.被氢原子吸收的光子的能量为h1B.被氢原子吸收的光子的能量为h2C.1=2+3D.h1=h2+h3解析: 氢原子吸收光子能向外辐射出三种频率的光子,说明氢原子从基态跃迁到了第三激发态,在第三激发态不稳定,又向低能级跃迁,发出光子,其中从n=3能级跃迁到n=1能级的光子能量最大,为h1,从n=2能级跃迁到n=1能级的光子能量比从n=3能级跃迁到n=2能级的光子能量大,其能级跃迁图如图所示.由能量守恒可知,氢原子一定是吸收了能量为h1的光子,且有关系式h1=h2+h3,1=2+3,故选项A,C,D正确.12.氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则(C)A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.a光比b光的频率大D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析:射线是原子核发生衰变产生的,选项A错误;E=h,E42E32E43,ab43,选项B错误,C正确;氢原子在n=2的能级吸收能量超过3.4 eV的光子能电离,选项D错误.【素能提升】13.(2016山东日照一模)下列说法正确的是(A)A.截止频率越大的金属材料逸出功越大B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.光的波动性说明光就是一种波,光的粒子性说明光就是一种粒子D.在光的双缝干涉实验中,光通过双缝时显出波动性,通过单缝时显出粒子性解析:根据爱因斯坦光电效应方程可知,逸出功W0=hc,故截止频率越大的金属材料逸出功越大,选项A正确;由爱因斯坦光电效应方程Ek= h-W0可知,入射光的频率越大,光电子的最大初动能也越大,但不是正比关系,选项B错误;光的波动性说明光具有波的特性,光的粒子性说明光具有粒子的性质,但不是实际的波和粒子,选项C错误;在光的双缝干涉实验中,光通过双缝时显示出波动性,通过单缝时也显示出波动性,选项D错误.14.导学号 00622798(2016云南昆明模拟)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应.以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化表示为En=-,式中n=1,2,3表示不同能级,A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是(C)A.AB.AC.AD.A解析:由题意可知,n=1能级的能量为E1=-A,n=2能级的能量为E2=-,从n=2能级跃迁到n=1能级,释放的能量为E=E2-E1=;n=4能级的能量为E4=-,电离需要能量为E=0-E4=,所以从n=4能级电离后的动能为Ek=E-E=-=,则选项C正确.15.(2016黑龙江大庆测试)(多选)用频率为1的单色光照射某种金属表面,发生了光电效应现象.现改为频率为2的另一单色光照射该金属表面,下列说法正确的是(AC)A.如果21,能够发生光电效应B.如果21,逸出光电子的最大初动能增大D.如果21,逸出光电子的最大初动能不受影响解析:因为用频率为1的单色光照射某种金属表面,发生了光电效应现象,则入射光的频率大于金属的截止频率,若21,则一定能够发生光电效应,根据光电效应方程Ek=h-W0知,逸出的光电子最大初动能增大,选项A,C正确,D错误;如果21,则可能发生光电效应,选项B错误.16.导学号 00622799(2016山东泰安一模)用如图所示的装置研究光电效应现象.所用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动变阻器的触点c,发现当电压表的示数大于或等于0.7 V时,电流表示数为0,则下列说法错误的是(D)A.光电管阴极的逸出功为1.8 eVB.开关S断开后,有电流流过电流表GC.光电子的最大初动能为0.7 eVD.改用能量为1.5 eV的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小解析:该装置所加的电压为反向电压,发现当电压表的示数大于或等于0.7 V时,电流表示数为0,则光电子的最大初动能为0.7 eV,根据光电效应方程Ek=h-W0,W0=1.8 eV,选项A,C正确;开关S断开后,用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,有光电子逸出,则有电流流过电流表,选项B正确;改用能量为1.5 eV的光子照射,由于光子的能量小于逸出功,不能发生光电效应,无光电流,选项D错误.17.用频率为的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,则光电子的最大初动能为,该光电管发生光电效应的截止频率为 .解析:由动能定理得,光电子的最大初动能Ek=eUc.由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-hc,得c=-.答案:eUc-