第七模塊 第16章 第1單元 一、選擇題圖81在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)出了光電子的最大初動(dòng)能EK與入射光的頻率的關(guān)系如圖8所示，由實(shí)驗(yàn)圖象可求出()A該金屬的逸出功B該金屬的極限頻率C單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)D普朗克常量解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EKhrW，任何一種金屬的逸出功W一定，說明EK隨r的變化而變化，且是線性關(guān)系(與yaxb類似)，直線的斜率等于普朗克常量，直線與橫軸的截距QA表示EK0時(shí)的頻率r0，即為金屬的極限頻率，還可由波速公式Cr00.求該金屬發(fā)生光電效應(yīng)照射光的極限波長(zhǎng)EKhW，EK0時(shí)，有h0W0，r0，又由波速公式，得Cr00，0.答案：ABD圖92(2020年四川卷)氫原子能級(jí)的示意圖如圖9所示，大量氫原子從n4的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光a，從n3的能級(jí)向n2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見光b，則()A氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能會(huì)輻射出射線B氫原子從n4的能級(jí)向n3的能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出紫外線C在水中傳播時(shí)，a光較b光的速度小D氫原子在n2的能級(jí)時(shí)可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析：由題意a光光子能量大于b光光子能量，a光頻率大于b光頻率，由v水，可知C正確射線是原子核衰變而產(chǎn)生的，A錯(cuò)E43<E32，而紫外線光子的能量大于可見光，故B錯(cuò)能量大于或等于3.40 eV的光才能使氫原子在n2的能級(jí)時(shí)發(fā)生電離，故D錯(cuò)答案：C3(2020年廣東卷)硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件下列表述正確的是()A硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置B硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無關(guān)D任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：電池是把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置而硅光電池即是把光能轉(zhuǎn)變成電能的一種裝置答案：A4(2020年浙江卷)氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力B萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力D核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力解析：核力是強(qiáng)相互作用力，氦原子核內(nèi)的2個(gè)質(zhì)子是靠核力結(jié)合在一起的可見核力遠(yuǎn)大于庫(kù)侖力；微觀粒子的質(zhì)量非常小，萬(wàn)有引力小于庫(kù)侖力故D選項(xiàng)正確答案：D二、計(jì)算題5已知鈉原子在A、B、C、D、E幾個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射的波長(zhǎng)分別為：589 nm(BA),330 nm(CA),285 nm(DA),514 nm(EB)試作出鈉原子在這幾個(gè)能量范圍的能級(jí)圖作圖時(shí)注意，表示能級(jí)的橫線間的距離和相應(yīng)能級(jí)差成正比，并在線旁以電子伏為單位標(biāo)出這個(gè)能級(jí)的值(設(shè)最高能級(jí)為0)圖10解析：根據(jù)E可以由輻射的波長(zhǎng)得到幾個(gè)能級(jí)差；EBEA2.1 eV；ECEA3.8 eV；EDEA4.4 eV；EEEB2.4 eV；根據(jù)以上能級(jí)差所作能級(jí)圖如答案圖10所示答案：如圖10所示6根據(jù)巴爾末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)最長(zhǎng)波長(zhǎng)與最短波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的n，并計(jì)算其波長(zhǎng)解析：當(dāng)n3時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，R()× m× m6.55×107m當(dāng)n時(shí)，波長(zhǎng)最短，R()R× mm3.64×107 m答案：n3時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)6.55×107 mn時(shí)，波長(zhǎng)最短3.64×107 m7波長(zhǎng)為0.17 m的紫外線照射至金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，已知r·B5.6×106 T·m，光電子質(zhì)量m9.1×1031 kg，電荷量e1.6×1019 C，求：(1)光電子的最大動(dòng)能；(2)金屬筒的逸出功解析：光電子做半徑最大的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的動(dòng)能即是最大動(dòng)能(1)由eBv得v所以mv2m·()2代入數(shù)據(jù)得mv24.41×1019 J(2)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Whmv2hmv2代入數(shù)據(jù)得W7.3×1019 J.答案：(1)4.41×1019 J(2)7.3×1019 J8已知原子的基態(tài)能量為13.6 eV，核外電子的第一軌道半徑為0.53×1010m，電子質(zhì)量me9.1×1031kg，電量為1.6×1019C，求：電子躍遷到第三軌道時(shí)，氫原子的能量、電子的動(dòng)能和電子的電勢(shì)能各多大？解析：本題考查了氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)相關(guān)的物理量與軌道半徑的關(guān)系氫原子能量E3E1/3213.6 eV/321.51 eV.電子在第3軌道時(shí)半徑為r3n2r132r1電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)向心力即庫(kù)侖力，所以ke2/rmv/r3由可得電子動(dòng)能為Ek3mv eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故電子的電勢(shì)能為：Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV答案：1.51 eV1.51 eV3.02 eV9氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r10.53×1010m，能量E113.6 eV.求氫原子處于基態(tài)時(shí)：(1)電子的動(dòng)能(2)原子的電勢(shì)能(3)用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離？解析：(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1，則：k·電子動(dòng)能Ek1mveV13.6 eV(2)E1Ek1Ep1Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV(3)設(shè)用波長(zhǎng)的光照射可使氫原子電離：0E1m0.9141×107m答案：(1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)0.9141×107m10(2020年江蘇卷)在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè).1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中H的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在(1)中微子與水中的H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(n)和正電子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是_(填寫選項(xiàng)前的字母)A0和0B0和1C1和0 D1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子()，即ee2已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×1031 kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為_J正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是_.(3)試通過分析比較，具有相同動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)的大小解析：(1)由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知A正確(2)由能量守恒有2E2mec2，所以Emec29.1×1031×(3.0×108)2J8.2×1014J.反應(yīng)過程中動(dòng)量守恒且總動(dòng)量為零(3)粒子的動(dòng)量p，物質(zhì)波的波長(zhǎng)由mn>me，知pn>pe，則n<e.答案：(1)A(2)8.2×1014遵循動(dòng)量守恒(3)n<e11(2020年濟(jì)寧模擬)根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的兩條譜線所對(duì)應(yīng)的n，它們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？解析：根據(jù)巴耳末公式R()，得當(dāng)n3,4時(shí)氫原子發(fā)光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)當(dāng)n3時(shí)有1.10×107×()解得16.5×107m當(dāng)n4時(shí)有1.10×107×()解得24.8×107 m.除巴耳末系外，在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都是滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式，即R()其中a分別為1,3,4，對(duì)應(yīng)不同的線系，由此可知?dú)湓庸庾V是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜答案：6.5×107 m4.8×107 m不連續(xù)的線狀譜圖1112原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞)一個(gè)具有13.6 eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰(1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷(氫原子能級(jí)如圖11所示)?(2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動(dòng)能至少為多少？解析：(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動(dòng)能E被基態(tài)氫原子吸收若E10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n1躍遷到n2.由動(dòng)量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 eV解得，E·mv6.8 eV因?yàn)镋6.8 eV<10.2 eV.所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷(2)若使基態(tài)氫原子電離，則E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.答案：(1)不能(2)27.2 eV