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1、知知识识点点1 1光光电电效效应应练：某金属在一束绿光的照射下发练：某金属在一束绿光的照射下发生光电效应生光电效应,则则 ( )(A)若增加绿光的照射强度若增加绿光的照射强度,则单位则单位时削内逸出的光电子数目不变时削内逸出的光电子数目不变(B)若增加绿光的照射强度若增加绿光的照射强度,则逸出则逸出的光电子最大初动能增加的光电子最大初动能增加(C)若改用紫光照射若改用紫光照射,则逸出的光电则逸出的光电子最大初动能增加子最大初动能增加(D)若改用紫光照射若改用紫光照射,则单位时间内则单位时间内逸出的光电子数目增加逸出的光电子数目增加C5.5.用光用光电电管研究光管研究光电电效效应应：(1)(1)
2、光光电电效效应电应电路路图图。(2)(2)光光电电流与流与饱饱和光和光电电流。流。入射光入射光强强度：度：_入射到金属表面入射到金属表面单单位面位面积积上的能量。上的能量。频频率一定率一定时时,_,_越大越大, ,光子数越多。光子数越多。光光电电流：光流：光电电子在子在电电路中形成的路中形成的电电流。光流。光电电流有最流有最大大值值, ,未达到最大未达到最大值值以前以前, ,其大小和其大小和_、_都有都有关关, ,达到最大达到最大值值以后以后, ,光光电电流和流和_成正比。成正比。单单位位时间时间内内光光强强光光强强电压电压光光强强饱饱和光和光电电流：在流：在_的光照射下的最的光照射下的最大光
3、大光电电流流, ,饱饱和光和光电电流不随流不随电电路中路中_的增大而增大。的增大而增大。一定一定频频率与率与强强度度电压电压【典例【典例1 1】( (多多选选)(2014)(2014广广东东高考高考) )在光在光电电效效应实验应实验中中, ,用用频频率率为为的光照射光的光照射光电电管阴极管阴极, ,发发生了光生了光电电效效应应, ,下下列列说说法正确的是法正确的是( () )A.A.增大入射光的增大入射光的强强度度, ,光光电电流增大流增大B.B.减小入射光的减小入射光的强强度度, ,光光电电效效应现应现象消失象消失C.C.改用改用频频率小于率小于的光照射的光照射, ,一定不一定不发发生光生光
4、电电效效应应D.D.改用改用频频率大于率大于的光照射的光照射, ,光光电电子的最大初子的最大初动动能能变变大大【解析】【解析】选选A A、D D。增大入射光的强度。增大入射光的强度, ,单位时间内照到单位时间内照到单位面积上的光子数增加单位面积上的光子数增加, ,光电流增大光电流增大,A,A项正确。减小项正确。减小入射光的强度入射光的强度, ,只是光电流减小只是光电流减小, ,光电效应现象是否消光电效应现象是否消失与光的频率有关失与光的频率有关, ,而与光的强度无关而与光的强度无关,B,B项错误。改用项错误。改用频率小于频率小于的光照射的光照射, ,但只要光的频率大于极限频率但只要光的频率大于
5、极限频率0 0仍然可以发生光电效应仍然可以发生光电效应,C,C项错误。由爱因斯坦光电项错误。由爱因斯坦光电效应方程效应方程h h-W-W逸逸= mv= mv2 2得：光频率得：光频率增大增大, ,而而W W逸逸不变不变, ,故光电子的最大初动能变大故光电子的最大初动能变大,D,D项正确。项正确。如如图图所示所示为为光光电电管的工作管的工作电电路路, ,要使要使电电路中形成路中形成较较强强的光的光电电流流, ,须须在在A、K两两电电极极间间加一直流加一直流电压电压, ,则则( )( )A.电源正极应接在电源正极应接在Q点点,光电子从极光电子从极K发出发出B.电电源正极源正极应应接在接在P点点,
6、,光光电电子从极子从极A发发出出C.电源止极应接在电源止极应接在P点点,光电子从极光电子从极K发出发出D.电电源正极源正极应应接在接在Q点点, ,光光电电子从极子从极A发发出出C2.(20162.(2016上上饶饶模模拟拟) )某中学的某中学的实验实验小小组组利用如利用如图图所示的装置研究光所示的装置研究光电电效效应规应规律律, ,用理想用理想电压电压表和理想表和理想电电流表分流表分别测别测量光量光电电管的管的电压电压以及光以及光电电管的管的电电流。当开关流。当开关打开打开时时, ,用光子能量用光子能量为为2.5eV2.5eV的光照射光的光照射光电电管的阴极管的阴极K,K,理想理想电电流表有示
7、数流表有示数, ,闭闭合开关合开关, ,移移动动滑滑动变动变阻器的触阻器的触头头, ,当当电压电压表的示数小于表的示数小于0.60V0.60V时时, ,理想理想电电流表仍有示数流表仍有示数, ,当当理想理想电电流表的示数流表的示数刚刚好好为为零零时时, ,电压电压表的示数表的示数刚刚好好为为0.60V0.60V。则则阴极阴极K K的逸出功的逸出功为为_,_,逸出的光逸出的光电电子子的最大初的最大初动动能能为为_。【解析】【解析】用光子能量为用光子能量为2.5eV2.5eV的光照射时的光照射时, ,光电子的最光电子的最大初动能为大初动能为E Ekmkm, ,阴极材料逸出功为阴极材料逸出功为W W
8、0 0, ,当反向电压达到当反向电压达到U=0.60VU=0.60V以后以后, ,具有最大初动能的光电子也达不到阳极具有最大初动能的光电子也达不到阳极, ,因此因此eU=EeU=Ekmkm由光电效应方程得：由光电效应方程得：E Ekmkm=h-W=h-W0 0由以上二式得：由以上二式得：E Ekmkm=0.6eV,W=0.6eV,W0 0=1.9eV=1.9eV所以最大初动能为所以最大初动能为0.6eV,0.6eV,该材料的逸出功为该材料的逸出功为1.9eV1.9eV。答案：答案：1.9eV1.9eV0.6eV0.6eV光光电电效效应应中的中的E Ek k-图图象象爱爱因斯坦因提出了光量子概念
9、因斯坦因提出了光量子概念并成功地解并成功地解释释光光电电效效应应的的规规律而律而获获得得19211921年年诺贝诺贝尔尔物物理学理学奖奖。某种金属逸出光。某种金属逸出光电电子的最大初子的最大初动动能能E Ek k与入射与入射光光频频率率的关系如的关系如图图所示所示, ,其中其中0 0为为极限极限频频率。从率。从图图中可以确定的是中可以确定的是( () )A.A.逸出功与逸出功与有关有关B.EB.Ek k与入射光与入射光强强度成正比度成正比C.C.当当0 0时时, ,会逸出光会逸出光电电子子D.D.图图中直中直线线的斜率与普朗克常量有关的斜率与普朗克常量有关【解析】【解析】选选D D。金属的逸出
10、功与入射光的频率。金属的逸出功与入射光的频率无关无关, ,只与极限频率只与极限频率0 0有关有关, ,选项选项A A错误错误; ;光电子的最大初动光电子的最大初动能与入射光强度无关能与入射光强度无关, ,与入射光的频率和金属的逸出与入射光的频率和金属的逸出功有关功有关, ,选项选项B B错误错误; ;当入射光的频率小于极限频率当入射光的频率小于极限频率, ,不能发生光电效应现象不能发生光电效应现象, ,选项选项C C错误错误; ;据光电效应方程据光电效应方程E Ek k=h=h-W-W0 0可知可知, ,图象的斜率即为普朗克常量图象的斜率即为普朗克常量, ,选项选项D D正正确。确。1.(20
11、161.(2016宿迁模宿迁模拟拟) )用用频频率率为为的光的光照射光照射光电电管阴极管阴极时时, ,产产生的光生的光电电流随流随阳极与阴极阳极与阴极间间所加所加电压电压的的变变化化规规律如律如图图所示所示,U,Uc c为为遏止遏止电压电压, ,已知已知电电子子电电荷量荷量为为-e,-e,普朗克常量普朗克常量为为h,h,求：求：(1)(1)光光电电子的最大初子的最大初动动能能E Ekmkm。(2)(2)该该光光电电管管发发生光生光电电效效应应的极限的极限频频率率0 0。【解析】【解析】(1)E(1)Ekmkm=eU=eUc c(2)(2)由光电效应方程有由光电效应方程有E Ekmkm=h-W=
12、h-W其中其中W=hW=h0 0, ,解得解得0 0=-=-答案：答案：(1)eU(1)eUc c(2)-(2)-原子（是最小微粒吗？）原子（是最小微粒吗？）汤姆生研究阴极射线汤姆生发现电子汤姆生发现电子卢瑟福粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福提出原子核式结构卢瑟福提出原子核式结构波尔氢原子光谱不连氢原子光谱不连续性续性波尔提出原子能级结构波尔提出原子能级结构粒子散射实验粒子散射实验：（：（ 粒子轰击金箔粒子轰击金箔）现象：现象： 绝大多数绝大多数粒子穿过金箔仍沿粒子穿过金箔仍沿原方向前进原方向前进 有少数有少数粒子发生较大偏转粒子发生较大偏转 有极少数有极少数粒子偏转超过粒子偏转超过90 甚至达
13、到甚至达到180原子核式结构：原子核式结构： 原子核几乎集中了原子的全部质量，原子核几乎集中了原子的全部质量，但核的半径是原子半径的万分之一但核的半径是原子半径的万分之一 原子结构原子结构原子能级结构：原子能级结构：1.氢原子能级关系式：氢原子能级关系式：2.氢原子能级状态：氢原子能级状态： 基态（最稳定）基态（最稳定）E1 激发态激发态 E2 ，E3，3、跃迁、跃迁4、电离、电离原子核12nn542310E/eV-0.54-0.85-3.4-1.51-13.6大量氢原子从大量氢原子从n=5的激发态向低态的激发态向低态跃迁时，产生的光谱线条数跃迁时，产生的光谱线条数_条条有一个氢原子从有一个氢
14、原子从n=5的激发态向低的激发态向低态跃迁时，最多能发出态跃迁时，最多能发出_种种频率的光子频率的光子有一个氢原子从有一个氢原子从n=5的激发态的激发态,那那么至少用么至少用_MeV的光照射的光照射下列不能被处于处于基态氢原子吸收下列不能被处于处于基态氢原子吸收的有的有：（：（ ）A、13.6MeV光光 B、10.2MeV光光 C、11MeV光光 D、11MeV外来电子外来电子 5、能量关系、能量关系原子能量原子能量电子动能电子动能 原子势能原子势能氢原子的核外电子从一个轨道跃迁到另一轨道时氢原子的核外电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,可能发可能发生的情况有生的情况有( ).(A)放出光子放出光
15、子,电子动能减少电子动能减少,原子势能增加，原子能量减少原子势能增加，原子能量减少(B)放出光子放出光子,电子动能增加电子动能增加,原子势能减少，原子能量减少原子势能减少，原子能量减少(C)吸收光子吸收光子,电子动能减少电子动能减少,原子势能增加，原子能量减少原子势能增加，原子能量减少(D)吸收光子吸收光子,电子动能增加电子动能增加,原子势能减少，原子能量增加原子势能减少，原子能量增加B能级高低能级高低5.5.氢氢原子的能原子的能级图级图：能能级图级图如如图图所示。所示。【解【解题题探究】探究】(1)(1)氢氢原子激原子激发态发态的能量的能量为为 。(2)(2)在原子在原子跃跃迁中迁中, ,从
16、高能从高能级级向低能向低能级跃级跃迁迁时时, ,辐辐射出射出光子光子, ,辐辐射出的光子能量射出的光子能量为为E=h=_E=h=_。(3)(3)大量大量氢氢原子从某一激原子从某一激发态跃发态跃迁迁时时, ,产产生的生的谱线谱线数数为为 。E Em m-E-En n4.(4.(氢氢原子光原子光谱谱) )可可见见光光子的能量在光光子的能量在1.611.613.10 eV3.10 eV范范围围内内, ,若若氢氢原子从高能原子从高能级跃级跃迁到量子数迁到量子数为为n n的低能的低能级级的的谱线谱线中有可中有可见见光光, ,根据根据氢氢原子能原子能级图级图( (如如图图所示所示),),可判可判断断n n
17、为为( () )A.1A.1B.2B.2C.3C.3D.4D.4【解析】【解析】选选B B。由题图可以看出。由题图可以看出, ,若若n=1,n=1,则由高能级向则由高能级向低能级跃迁时低能级跃迁时, ,释放出的光子的最小能量为释放出的光子的最小能量为E=EE=E2 2-E-E1 1 =10.2eV;=10.2eV;若若n=2,n=2,则由高能级向低能级跃迁时释放出的则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量为光子的最小能量为E=EE=E3 3-E-E2 2=1.89eV;=1.89eV;若若n=3,n=3,则释放光子则释放光子的最大能量为的最大能量为E=1.51eVE=1.51eV。由此可
18、知。由此可知, ,选项选项B B正确。正确。1.(1.(多多选选)(2016)(2016襄襄阳模阳模拟拟) )图图示示为氢为氢原原子能子能级级的示意的示意图图, ,已已知可知可见见光的光子能量光的光子能量范范围围是是1.611.613.10 3.10 eV,eV,则则( () )A.A.氢氢原子从高能原子从高能级级向低能向低能级跃级跃迁迁时时会吸收能量会吸收能量B.B.氢氢原子从原子从n=4n=4的激的激发态发态向向n=3n=3的激的激发态跃发态跃迁迁时时不可能不可能辐辐射出可射出可见见光光C.C.要使要使处处于基于基态态的的氢氢原子原子变变成成氢氢离子离子, ,至少要吸收至少要吸收13.6
19、eV13.6 eV的能量的能量D.D.大量大量氢氢原子从原子从n=4n=4的激的激发态发态向向n=1n=1的基的基态跃态跃迁迁时时, ,能能发发出三种出三种频频率的光子率的光子E.E.对处对处于于n=4n=4的激的激发态发态的的氢氢原子原子跃跃迁迁时辐时辐射出的光子射出的光子, ,从从n=4n=4的激的激发态发态向向n=1n=1的基的基态跃态跃迁迁时辐时辐射出的光子射出的光子频频率率最大最大【解析】【解析】选选B B、C C、E E。氢原子从高能级向低能级跃迁时。氢原子从高能级向低能级跃迁时, ,根据能量守恒根据能量守恒, ,会以光子的形式辐射能量会以光子的形式辐射能量, ,选项选项A A错误
20、错误; ;氢原子从氢原子从n=4n=4的激发态向的激发态向n=3n=3的激发态跃迁时辐射出的的激发态跃迁时辐射出的光子能量为光子能量为-0.85-(-1.51)=0.66eV,-0.85-(-1.51)=0.66eV,所以辐射出的光子所以辐射出的光子为红外线为红外线, ,选项选项B B正确正确; ;要使处于基态的氢原子变成氢离要使处于基态的氢原子变成氢离子至少要吸收子至少要吸收13.6 eV13.6 eV的能量的能量, ,选项选项C C正确正确; ;大量氢原子大量氢原子从从n=4n=4的激发态向的激发态向n=1n=1的基态跃迁时的基态跃迁时, ,能发出能发出N= =6N= =6种种频率的光子频
21、率的光子, ,选项选项D D错误错误; ;处于处于n=4n=4的激发态的氢原子从的激发态的氢原子从n=4n=4的激发态向的激发态向n=1n=1的基态跃迁时的基态跃迁时, ,辐射出的光子能量值辐射出的光子能量值最大最大, ,频率最大频率最大, ,选项选项E E正确。正确。1.1.如如图图所示所示为氢为氢原子的四个能原子的四个能级级, ,其中其中E E1 1为为基基态态, ,若若氢氢原子原子A A处处于激于激发态发态E E2 2, ,氢氢原子原子B B处处于激于激发态发态E E3 3, ,则则下列下列说说法法正确的是正确的是( () )A.A.原子原子A A可能可能辐辐射出射出3 3种种频频率的光
22、子率的光子B.B.原子原子B B可能可能辐辐射出射出3 3种种频频率的光子率的光子C.C.原子原子A A能能够够吸收原子吸收原子B B发发出的光子并出的光子并跃跃迁到能迁到能级级E E4 4D.D.原子原子B B能能够够吸收原子吸收原子A A发发出的光子并出的光子并跃跃迁到能迁到能级级E E4 4【解析】【解析】选选B B。原子。原子A A从激发态从激发态E E2 2跃迁到跃迁到E E1 1, ,只能辐射出只能辐射出1 1种频率的光子种频率的光子,A,A错。原子错。原子B B从激发态从激发态E E3 3跃迁到基态跃迁到基态E E1 1能能辐射出辐射出3 3种频率的光子种频率的光子,B,B对。由原子能级跃迁理论可知对。由原子能级跃迁理论可知, ,原子原子A A可能吸收原子可能吸收原子B B由由E E3 3跃迁到跃迁到E E2 2时放出的光子并跃迁时放出的光子并跃迁到到E E3 3, ,但不能跃迁到但不能跃迁到E E4 4,C,C错。错。A A原子发出的光子能量原子发出的光子能量E=EE=E2 2-E-E1 1大于大于E E4 4-E-E3 3, ,故原子故原子B B不可能吸收原子不可能吸收原子A A发出的光发出的光子跃迁到能级子跃迁到能级E E4 4,D,D错。错。
