1、第四章第四章原子结构和波粒二象性原子结构和波粒二象性 本章复习提升本章复习提升 易混易错练易混易错练 易错点易错点 1 1不明确氢原子能级跃迁时吸收能量的规律不明确氢原子能级跃迁时吸收能量的规律 1.(2020 甘肃静宁一中高二下月考,)(多选)欲使处于基态的氢原子激发,下列措 施可行的是() A.用 10.2 eV 的光子照射 B.用 11 eV 的光子照射 C.用 14 eV 的光子照射 D.用 11 eV 的电子碰撞 2.(2020 河南郑州中牟一中高二下月考,)(多选)如图所示为氢原子的能级示意 图,假设氢原子从 n 能级向较低的各能级跃迁的概率均为 1 ?-1。则对 3 000 个处
2、于 n=4 能级的氢原子,下列说法正确的是() A.向低能级跃迁时,向外辐射的光子的能量可以是任意值 B.向低能级跃迁时,向外辐射的光子能量的最大值为 12.75 eV C.辐射的光子的总数为 5 500 个 D.吸收能量大于 1 eV 的光子时能电离 易错点易错点 2 2不明确一个原子与一群原子的区别不明确一个原子与一群原子的区别 3.()图中画出了氢原子的 4 个能级,并注明了相应的能量 E, 处在 n=4 能级的一 群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出 功为 2.22 eV,在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 () A.2 种B.3 种C
3、.4 种D.1 种 4.(2020 河北承德一中高二下月考,)按照玻尔的理论,氢原子的能级是氢原子处 于各个定态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。 当一个氢原子从 n=4 的能级向低能级跃迁时,下列说法正确的是() A.氢原子系统的电势能增加,电子的动能增加 B.氢原子系统的电势能减小,电子的动能减小 C.氢原子可能辐射 6 种不同波长的光 D.氢原子可能辐射 3 种不同波长的光 易错点易错点 3 3不明确饱和电流与入射光、正向电压的关系不明确饱和电流与入射光、正向电压的关系 5.(2020 四川威远中学校高三月考,)在光电效应实验中,用同一种单色光,先后 照射锌和
4、银的表面,都能发生光电效应。对于这两个过程,下列四个物理量中,可 能相同的是() A.遏止电压B.饱和电流 C.光电子的最大初动能D.逸出功 6.(2020 湖南长沙高三期末,)如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为0 的光照到阴极 K 上时,电路中有光电流,则() A.若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大 B.若仅将电源极性反接,电路中一定没有光电流 C.若仅换用波长为1(10)的光照射阴极 K,电路中一定没有光电流 D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,电路中光电流一定增大 易错点易错点 4 4不能正确进行玻尔假设的迁移与应用不能正确进行玻尔假设的迁移与应用 7.(2019 百校联
5、盟高二期中,)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 一现象叫俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能 级公式可表示为 En=- ? ?2,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() A. 3 16A B. 7 16A C.11 16A D.13 16A 思想方法练思想方法练 一、图像法一、图像法 1.()(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知() A.随温
6、度升高,各种波长的辐射强度都增加 B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增加 C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 2.(2020 重庆黔江新华中学高二下月考,)(多选)爱因斯坦成功地解释了光电效 应现象,提出了光子说,与光电效应有关的四个图像如图所示,下列说法正确的是 () A.如图 1 装置,如果先让锌板带负电,再用紫外线灯照射锌板,则验电器的张角 会变小 B.根据图 2 可知,黄光越强,光电流越大,说明光子的能量与光强有关 C.由图 3 可知2为该金属的截止频率 D.由图 4 可知,E 等于该金属的逸出功 二、模型法二、
7、模型法 3.()(多选)在粒子散射实验中,如果两个具有相同能量的粒子,从不同大小 的角度散射出来,则散射角度大的粒子() A.更接近原子核 B.更远离原子核 C.受到一个以上的原子核作用 D.受到原子核较大的冲量作用 三、推理猜想法三、推理猜想法 4.()(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系,下列说法正确的是 () A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到 原子核上 C.根据经典电磁理论,原子光谱应该是连续的 D.氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论 四、等效思想四、等效思想 5.()若氢原子的核外电子绕核做半径为
8、 r 的匀速圆周运动,则其角速度是多 少?电子绕核的运动可等效为环形电流,则电子运动的等效电流 I 是多少?(已知电 子的质量为 m,电荷量为 e,静电力常量用 k 表示) 五、构建物理模型五、构建物理模型 6.()太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为 3.8610 26 J/s,已知射到大气层 的太阳能只有 45%到达地面,另有 55%被大气层吸收和反射而未到达地面。若射到 地球上的太阳光可视为垂直于地球表面,把太阳光看成是频率为=510 14 Hz 的 单色光,则地球表面上 1 cm 2 的面积每秒接收到多少个光子?(已知太阳到地球的距 离为 R=1.510 11 m,普朗克常量 h=6
9、.6310 -34 Js,最后结果保留两位有效数字) 答案全解全析答案全解全析 易混易错练易混易错练 1.ACD本题易错在选项 B 与 D,氢原子吸收光子的能量必须等于两能级的能量差, 因为-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,该数值不是两能级的能量差的数值,不能被吸收, 故 B 错误。但是,氢原子可吸收实物粒子动能的一部分,只要入射粒子的能量大于 两能级的能量差(EEm-En),就可使氢原子发生能级跃迁;用动能为 11 eV 的电子碰 撞,氢原子可能吸收 10.2 eV 能量,跃迁到第二能级,故 D 正确。用 10.2 eV 的光 子照射,即-13.6 eV+10.2 eV=-3.4
10、 eV,跃迁到第二能级,故 A 正确。用 14 eV 的 光子照射,-13.6 eV+14 eV0,氢原子被电离,故 C 正确。 2.BCD本题易错在选项 D,虽然氢原子吸收光子的能量必须等于两能级的能量差, 但是若入射光子的能量大于原子的电离能,原子也会被激发,这时核外电子脱离原 子核的束缚成为自由电子,光子能量大于电离能的部分成为自由电子的动能,所以 本题中只要吸收的光子的能量大于等于 0.85 eV 就能使氢原子电离,故 D 正确。 向低能级跃迁时,向外辐射的光子的能量一定等于两个能级间的能量差,故 A 错误; 当氢原子由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级时,向外辐射的光子能量最大,其值
11、为 12.75 eV,故 B 正确;这 3 000 个氢原子向低能级跃迁时,根据跃迁的概率均为 1 ?-1计算,分 别向 n=3、2、1 能级跃迁 1 000 个,n=3 能级的 1 000 个氢原子分别向 n=2、1 能 级跃迁 500 个,n=2 能级的 1 500 个氢原子全部跃迁到 n=1 能级,因此总共向外辐 射 5 500 个光子,故 C 正确。 3.C已知金属钾的逸出功为 2.22 eV,要能打出光电子,则光子的能量必须大于钾 的逸出功,由Enm=En-Em知,除了E43和E32小于金属钾的逸出功外,E42、E41、 E31、E21均大于 2.22 eV,所以有 4 种光波的能量
12、大于钾的逸出功, C 选项正确。 4.D本题易错在选项 C 和 D,当一个氢原子从 n=4 的能级向低能级跃迁时,可能发 生 43,42,41 三种情况,切记不是大量氢原子,故 C 错误,D 正确;当氢原子向 低能级跃迁时,电子的轨道半径减小,根据公式 k? 2 ?2=m ?2 ? ,Ek=1 2mv 2,解得 E k= ?2 2? ,可得电 子的动能增大,电势能减小,故 A、B 错误。 5.B解答本题时,可能会忽视对同一种单色光,入射光的强度只与光子数有关;还 可能会忽视光电效应中饱和电流与光强有关;同一种单色光照射,入射光的强度相 同,所以饱和电流可能相同,故 B 正确。同一种单色光照射不
13、同的金属,入射光的 频率和光子能量一定相同,金属逸出功不同,根据光电效应方程 Ekm=h-W0知,最大 初动能不同,由 eUC=Ekm可知,遏止电压不同,故 A、C、D 错误。 6.A本题易错在选项 D,若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,光电管两端电 压增大,如果已经达到饱和电流,则光电流不会增大,故 D 错误。图中光电管加的 是正向电压,若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大,故 A 正确。若将电源极 性反接,其电压值小于遏止电压时仍有电流,故 B 错误。由题意,入射光的波长为 0时,能发生光电效应,若换用波长为1(10)的光照射阴极 K,入射光的频率 减小,可能发生光电效应,电路中可能
14、有光电流,故 C 错误。 7.C由铬原子的能级公式可知 n=2,n=4 能级的能量值分别为 E2=-? 4,E4=- ? 16,铬原 子的 n=2 能级上的电子跃迁到 n=1 能级,释放能量为E1=E2-E1=3 4A;n=4 能级上的电 子脱离原子发生电离,即跃迁到无穷远处需吸收的能量为E2=E-E4= ? 16,发生俄歇 效应时,设俄歇电子的动能为 Ek,则它应等于电子所吸收的能量减去脱离原子所需 能量,即 Ek=E1-E2,所以 Ek=11 16A,故 C 正确。 思想方法练思想方法练 1.ACD由图可知,随温度升高,各种波长的辐射强度都增加,且辐射强度的极大值 向波长较短的方向移动,当
15、温度降低时,上述变化都将反过来,故 A、C、D 正确,B 错误。 2.ACD如果先让锌板带负电,验电器由于带负电张开一定的角度,当用紫外线灯 照射锌板时,产生光电子,则验电器的张角会变小,故 A 正确;黄光越强,光子数越 多,产生光电子越多,光电流越大,但光子的能量与光强无关,故 B 错误;根据 Ekm=h-W0=eUc解得 Uc=? ? -?0 ? =? ?(-c),由图 3 可知2为该金属的截止频率,故 C 正确;根据光电效应方程 Ek=h-W0,当=0 时,可得 Ek=-W0,由图像知纵轴截距为-E, 所以有 W0=E,即该金属的逸出功为 E,故 D 正确。 3.AD解答本题的依据之一是
16、原子的核式结构模型:原子内部是非常空旷的,正电 荷集中在一个很小的核里,电子绕核高速旋转。由于原子的体积远远大于原子核 的体积,当粒子穿越某一个原子的空间时,其他原子核距粒子相对较远,而且 其他原子核对粒子的作用力也可以近似相互抵消,所以散射角度大的这个粒 子并非由于受到多个原子核作用,故 C 错误;由库仑定律可知,粒子受到的斥力 与距离的平方成反比,粒子距原子核越近,斥力越大,运动状态改变越大,即散射 角度越大,故 A 正确,B 错误;当粒子受到原子核较大的冲量作用时,速度的变化 量就大,则散射角度就大,故 D 正确。 4.BC根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,会不断释放能量,最后被吸附
17、到 原子核上,原子不应该是稳定的,并且发射的光谱应该是连续的。氢原子光谱并没 有完全否定经典电磁理论。故 B、C 正确。 5.答案 ? ? ? ? ?2 2? ? ? 解析电子绕核运动的向心力是由库仑力提供的,即? 2 ?2 =m 2r,所以=? ? ? ?。其 运动周期 T=2 ? =2? ? ? ? ,其等效电流 I=? ?= ?2 2? ? ?。 6.答案1.910 17 个 解析设想有一个以太阳中心为球心,以太阳到地球表面距离(近似等于太阳到地 球的距离 R)为半径的大球,这个大球面上单位面积每秒接收到辐射的功率为 P0= ? 4?2(式中 P 为太阳的辐射功率),则 地球表面上 1 cm 2 的面积每秒接收到的能量 E0=P045%10 -4 m 21 s=3.8610260.45 43.141.52102210 -4 J6.1510 -2 J 设地球表面上 1 cm 2 的面积每秒接收到的光子数为 n,由于光子的能量为 h,则 n=?0 ?= 6.1510-2 6.6310-34510141.910 17(个)。
