2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 第1講光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu) 原子光譜課時(shí)作業(yè).doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 第1講光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu) 原子光譜課時(shí)作業(yè) 一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個(gè)答案正確,選不全得3分) 1.(xx上海高考)根據(jù)愛因斯坦的“光子說(shuō)”可知　(　　) A.“光子說(shuō)”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說(shuō)” B.光的波長(zhǎng)越大,光子的能量越小 C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化 D.只有光子數(shù)很多時(shí),光才具有粒子性 2.(xx長(zhǎng)沙模擬)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,下列表述正確的是　(　　) A.光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子 3.(xx銀川模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線,則　(　　) A.乙光的頻率大于甲光的頻率 B.甲光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C.丙光的光子能量大于甲光的光子能量 D.乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 4.如圖所示,弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,與鋅板相連的驗(yàn)電器的鋁箔張角增大,則此實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明　(　　) A.光能發(fā)生衍射 B.光具有波粒二象性 C.驗(yàn)電器的鋁箔原來(lái)帶負(fù)電 D.從鋅板上逸出帶電粒子 5.對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn),下列描述正確的是　(　　) A.絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔時(shí)都會(huì)明顯改變運(yùn)動(dòng)方向 B.少數(shù)α粒子穿過(guò)金箔時(shí)會(huì)被反向彈回 C.散射角度大的α粒子受原子核的作用力也大 D.無(wú)論散射角度大小,α粒子的機(jī)械能總是守恒的 6.當(dāng)用具有1.87eV能量的光子照射n=3激發(fā)態(tài)的氫原子時(shí)　(　　) A.氫原子不會(huì)吸收這個(gè)光子 B.氫原子吸收該光子后被電離,電離后電子的動(dòng)能為0.36 eV C.氫原子吸收該光子后被電離,電離后電子的動(dòng)能為零 D.氫原子吸收該光子后不會(huì)被電離 7.(xx北碚模擬)對(duì)于原子光譜,下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.原子光譜是不連續(xù)的 B.由于原子都是由原子核和電子組成的,所以各種原子的光譜是相同的 C.各種元素原子的結(jié)構(gòu)不同,所以各種原子的光譜也是不同的 D.分析物質(zhì)發(fā)出的光譜,可以鑒別物質(zhì)中含哪種元素 8.如圖所示,大量氫原子處于能級(jí)n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)它們向各較低能級(jí)躍遷時(shí),對(duì)于多種可能的躍遷,下面說(shuō)法中正確的是　(　　) A.最多只能放出4種不同頻率的光子 B.從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率最大 C.從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率最小 D.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)放出的光子頻率等于從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率 9.(xx大慶模擬)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核,下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑 B.利用α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑 C.原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn) D.處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后,核外電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將增大 10.(xx長(zhǎng)沙模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。若在氣體放電管中,處于基態(tài)的氫原子受到能量為12.8eV的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài),在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中　(　　) A.最多能輻射出10種不同頻率的光子 B.最多能輻射出6種不同頻率的光子 C.能輻射出的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子是從n=5躍遷到n=4能級(jí)時(shí)放出的 D.能輻射出的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子是從n=4躍遷到n=3能級(jí)時(shí)放出的 二、計(jì)算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(15分)如圖所示,真空中金屬板M、N相距為d,當(dāng)用波長(zhǎng)為λ的光照射N板時(shí),電路中的電流為I,設(shè)電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,真空中光速為c。 (1)求每秒到達(dá)M板的電子數(shù)。 (2)當(dāng)垂直于紙面再加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí),電路中的電流恰好為零,求從N板逸出的光電子的最大初動(dòng)能和N板的逸出功。 12.(能力挑戰(zhàn)題)(15分)已知?dú)湓釉趎=1時(shí)的能量E1=-13.6eV,電子的軌道半徑r1=0.5310-10m,求: (1)電子在第三條軌道即n=3時(shí)的動(dòng)能和勢(shì)能各是多少? (2)原子從n=3躍遷到n=1時(shí)輻射出光子的頻率多大?波長(zhǎng)是多大? 答案解析 1.【解析】選B。“光子說(shuō)”并不否認(rèn)光的波動(dòng)性,從本質(zhì)上有別于“粒子說(shuō)”,A錯(cuò);由光子的能量E=hν可知,光的波長(zhǎng)越大,頻率越小,故光子的能量越小,B對(duì);根據(jù)光子說(shuō),光的能量是不連續(xù)的,C錯(cuò);光子數(shù)越多,光的波動(dòng)性越明顯,光的粒子性越不明顯,D錯(cuò)。 2.【解析】選C、D。由光電效應(yīng)規(guī)律可知,在能夠發(fā)生光電效應(yīng)的情況下,光電流大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān),故A、B均錯(cuò)。入射光的頻率決定入射光能量的大小,只有入射光的頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子,遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),故C、D均正確。 【變式備選】(xx信陽(yáng)模擬)關(guān)于光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.某種頻率的光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng),若增加入射光的強(qiáng)度,則單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加 B.光電子的動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān) C.當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng) D.一般需要用光照射金屬幾分鐘到幾十分鐘才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 【解析】選A、B、C。某種頻率的光會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),若增加入射光的強(qiáng)度,即增加入射光的光子數(shù),則發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)將增加,故A正確。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W可知,光電子的動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),故B正確。任何一種金屬都有截止頻率存在,低于截止頻率的光照射對(duì)應(yīng)金屬,不能發(fā)生光電效應(yīng),故C正確。發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子的能量,不需要能量的積累過(guò)程,故D錯(cuò)。 3.【解析】選A、B、C。由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程和遏止電壓可得關(guān)系式:eU= hν-W,結(jié)合題目圖像可知,乙光和丙光的頻率相等,大于甲光的頻率,故A正確。由E=hν知,丙光的光子能量大于甲光的光子能量,故C正確。由于甲光頻率小于丙光頻率,則甲光波長(zhǎng)大于丙光波長(zhǎng),故B正確。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek= hν-W可知,由于乙光的頻率等于丙光的頻率,所以乙光光電子的最大初動(dòng)能等于丙光光電子的最大初動(dòng)能,因此D錯(cuò)。 4.【解析】選A、B、D。使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性,在鋅板上發(fā)生衍射說(shuō)明光具有波動(dòng)性,故A、B、D正確。發(fā)生光電效應(yīng)使鋅板帶正電,驗(yàn)電器的鋁箔張角變大,說(shuō)明鋅板原來(lái)帶正電,故C錯(cuò)。 5.【解析】選C。α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象:絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),少數(shù)α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90,有的甚至被彈回,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180,因電場(chǎng)力做了功,α粒子的機(jī)械能不守恒,故A、B、D錯(cuò),C正確。 6.【解析】選B。氫原子在n=3具有的能量為-1.51 eV,它只要獲得1.51 eV的能量就能電離,現(xiàn)用1.87eV能量的光子照射,它電離后多余的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,即動(dòng)能為1.87 eV-1.51 eV=0.36 eV,故A、C、D錯(cuò),B正確。 7.【解析】選A、C、D。原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的,故A正確。由于每種元素的原子內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)情況不同,它們發(fā)出的光譜就不同,故B錯(cuò)。各種元素原子的原子結(jié)構(gòu)不同,每種元素的原子只能發(fā)出具有本身特征的光,故C、D正確。 8.【解析】選B。根據(jù)玻爾原子理論的躍遷假設(shè)有ΔE=hν,則ν=,由此式知,能級(jí)差越大,放出的光子的頻率越大,故C錯(cuò),B正確。大量處于能級(jí)n=4的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出光子的頻率數(shù)為=6種,故A錯(cuò)。由于從n=4躍遷到n=3 的能級(jí)差不等于從n=2躍遷到n=1的能級(jí)差,根據(jù)ν=可知,D錯(cuò)。 9.【解析】選A、D。根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),可估算出原子核的直徑約為10-15～10-14m,但核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑不確定,故A對(duì)B錯(cuò)。玻爾理論能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn),故C錯(cuò)。處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后向低能級(jí)躍遷,核外電子運(yùn)動(dòng)半徑減小,由F向=m=k可分析出電子動(dòng)能增大,故D正確。 10.【解析】選B、D。氫原子從基態(tài)躍遷到n=4的能級(jí)需要吸收ΔE=-0.85eV- (-13.6 eV)=12.75 eV的能量,氫原子從與電子碰撞中吸收12.8eV的能量,把其中的12.75 eV的能量用以從基態(tài)躍遷到n=4的狀態(tài),把剩余的0.05eV能量作為氫原子的動(dòng)能,處于n=4的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出=6種頻率的光子,故A錯(cuò),B正確。由前面分析可知,氫原子不能躍遷到n=5的能級(jí),故C錯(cuò)。由 ΔE=hν=h,得λ=,從此式可知,從n=4躍遷到n=3的能量差ΔE最小,輻射出光的波長(zhǎng)最長(zhǎng),故D正確。 11.【解析】(1)設(shè)每秒到達(dá)M板的電子數(shù)為n,由電流的定義有:I=ne 則:n=　 (2分) (2)由光電效應(yīng)原理可知,從N板逸出的光電子的動(dòng)能和速度方向各不相同,加上磁場(chǎng)后,只要平行于N板且動(dòng)能最大的電子不能到達(dá)M板,則在其他方向上無(wú)論動(dòng)能多大的電子均不能到達(dá)M板,此時(shí),電路中的電流恰好為0,設(shè)具有最大初動(dòng)能的電子速率為v,則: 軌道半徑為r=　 (2分) 由牛頓第二定律有:evB=m　 (2分) 解得:v=　 (2分) 故電子的最大初動(dòng)能Ekm=mv2=　 (2分) 根據(jù)光電效應(yīng)方程,設(shè)N板的逸出功為W,則有: h=W+Ekm　 (2分) 解得:W=h-Ekm=h-　 (3分) 答案：(1)　(2)　h- 12.【解析】(1)由rn=n2r1　 (1分) 得:r3=32r1=4.7710-10m (1分) 又由En= 得:E3=-eV =-1.51eV =-2.41610-19J (2分) 核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由原子對(duì)電子的庫(kù)侖力提供,即 k=m　 (2分) 由此得電子在n=3軌道上的動(dòng)能 Ek3=mv2==2.41510-19J (2分) 則電子在n=3軌道上時(shí)的勢(shì)能為 Ep3=E3-Ek3=-4.83110-19J (1分) (2)由hν=E3-E1　 (2分) 變形得: ν= =2.911015Hz (2分) 則λ==1.0310-7m (2分) 答案：(1)2.41510-19J　-4.83110-19J (2)2.911015Hz　1.0310-7m 【總結(jié)提升】玻爾原子模型中遵循的經(jīng)典物理規(guī)律 (1)在玻爾原子模型中,認(rèn)為核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故向心力是由電子和原子核間的庫(kù)侖力來(lái)提供,根據(jù)牛頓第二定律和庫(kù)侖定律就能分析此題。 (2)玻爾模型中的能級(jí)是指電子在該軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的總能量,包含電子的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢(shì)能,軌道半徑越大,能級(jí)越高,原子的總能量越大。