【物理】2020届一轮复习人教版第十三章第1讲波粒二象性　原子结构学案 18页

第1讲　波粒二象性　原子结构 ‎[考试标准]‎ 知识内容 考试要求 说明 能量量子化 b ‎1.不要求掌握黑体辐射的概念和实验规律.‎ ‎2.不要求识记研究光电效应现象的实验电路图.‎ ‎3.不要求用Δx·Δp≥进行计算.‎ ‎4.不要求了解测量比荷的实验装置.‎ ‎5.不要求计算以密立根实验为背景的问题.‎ ‎6.不要求了解α粒子散射实验装置的细节.‎ ‎7.不要求用氢原子光谱的实验规律计算波长.‎ ‎8.不要求识记氢原子不同状态时的电子云.‎ 光的粒子性 c 粒子的波动性 c 概率波 b 不确定性关系 b 电子的发现 a 原子的核式结构模型 b 氢原子光谱 b 玻尔的原子模型 c ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、能量量子化 ‎1.量子化假设 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射.‎ ‎2.能量子 不可再分的最小能量值ε＝hν，ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s.‎ 二、光的粒子性 ‎1.光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光 电子.‎ ‎2.实验规律 ‎(1)每种金属都有一个极限频率.‎ ‎(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大.‎ ‎(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的.‎ ‎(4)保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.‎ ‎3.爱因斯坦光电效应方程 ‎(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为ν的光子的能量为hν.‎ ‎(2)爱因斯坦光电效应方程 ‎①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.‎ ‎②物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.‎ 自测1　关于光电效应现象，下列说法中正确的是(　　)‎ A.在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B.在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应 D.对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 答案　C 三、光的波动性　概率波 ‎1.光的波粒二象性 ‎(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.‎ ‎(2)光电效应说明光具有粒子性.‎ ‎(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性.‎ ‎2.物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体都有一个波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.‎ ‎3.概率波 大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性，光波是概率波，光子的行为服从统计规律，对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波.‎ ‎4.不确定性关系 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不可能的，我们把这种关系叫做不确定性关系.‎ 自测2　(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说 B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小 D.单个光子的作用效果表现为粒子性，大量光子的作用效果表现为波动性 答案　CD 四、电子的发现　原子的核式结构模型 ‎1.电子的发现：英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”.‎ ‎2.原子的核式结构模型 ‎(1)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示.‎ 图1‎ ‎(2)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，原子半径的数量级是10－10_m，而原子核半径的数量级是10－15 m，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动.‎ 自测3　(多选)如图2为卢瑟福和他的学生们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多 B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多 C.放在C、D位置时屏上观察不到闪光 D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 答案　AD 五、氢原子光谱　玻尔的原子模型 ‎1.光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义.‎ ‎2.玻尔理论 ‎(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.‎ ‎(2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)‎ ‎(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.‎ ‎3.能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV(以氢原子为例).‎ ‎4.半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝5.3×10－11 m(以氢原子为例).‎ ‎5.氢原子的能级图(如图3所示)‎ 图3‎ 自测4　一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子(　　)‎ A.放出光子，能量增加 B.放出光子，能量减少 C.吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量减少 答案　B 命题点一　光电效应现象和光电效应方程的应用 ‎1.四点提醒 ‎(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.‎ ‎(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.‎ ‎(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.‎ ‎(4)光电子不是光子，而是电子.‎ ‎2.两条对应关系 ‎(1)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；‎ ‎(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.‎ ‎3.三个关系式 ‎(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.‎ ‎(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.‎ ‎(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.‎ 例1　(多选)(2016·浙江4月选考·16)在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014 Hz钠阴极，已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子质量m＝9.1×10－31 kg.用频率ν＝7.5×1014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的(　　)‎ A.动能的数量级为10－19 J B.速率的数量级为108 m/s C.动量的数量级为10－27 kg·m/s D.德布罗意波长的数量级为10－9 m 答案　AD 解析　根据Ek＝hν－W0，W0＝hνc，得：Ek＝1.32×10－19 J，A正确；由Ek＝mv2，得v≈5×105 m/s，B错误；由p＝mv≈4.6×10－25 kg·m/s，C错误；由p＝得λ＝ m≈1.4×10－9 m，D正确.‎ 变式1　(多选)对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，下面的理解正确的有(　　)‎ A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C.逸出功W0和截止频率νc之间应满足关系式W0＝hνc D.光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比 答案　CD 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的最大初动能Ek都相同，但初动能可能不同，故A错误；W0表示逸出功，是每个电子从金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值，故B错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，当最大初动能为零时，入射光的频率即为截止频率，则有W0＝hνc，故C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0‎ 知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D正确.‎ 变式2　(多选)如图4，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则(　　)‎ 图4‎ A.电源右端应为正极 B.流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度 C.流过电流表G的电流方向是由a流向b D.普朗克解释了光电效应并提出光子能量E＝hν 答案　BC 解析　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的电流方向是由a流向b，所以电源左端为正极，故A错误，C正确；流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度，与光的频率无关，故B正确；爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量E＝hν，故D错误.‎ 变式3　(多选)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为ν时，其遏止电压为U.已知普朗克常量为h，电子电荷量大小为e，下列说法正确的是(　　)‎ A.该金属的截止频率为ν－ B.该金属的逸出功为eU－hν C.增大入射光的频率，该金属的截止频率增大 D.增大入射光的频率，该金属的遏止电压增大 答案　AD 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－hνc和eU＝Ek得：νc＝ν－，故A正确.根据光电效应方程Ek＝hν－W0和eU＝Ek得，W0＝hν－eU，故B错误.金属的截止频率与入射光的频率无关，故C错误.根据光电效应方程Ek＝hν－W0和eU＝Ek得eU＝hν－W0，可知，增大入射光的频率，该金属的遏止电压增大，故D正确.‎ 变式4　(多选)(2018·浙江11月选考·14)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则(　　)‎ A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的 B.垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的 C.a光和b光的频率之比可能是 D.a光子的动量大于b光子的 答案　BD 解析　由题意可知，a光可使某金属发生光电效应，b光不能，则有频率νa>νb，C错误；同种介质中的折射率na>nb，在玻璃砖中的侧移量ya>yb，A错误；波长λa<λb，单缝衍射时的中央亮条纹宽度a光比b光小，B正确；光子的动量为p＝，所以a光子的动量大于b光子的动量，D正确.‎ 命题点二　光电效应图象 两类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ‎①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ‎②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ‎③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ‎①极限频率νc：图线与横轴的交点 ‎②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ‎③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)‎ 例2　(多选)如图5甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图象.对于这两个光电管，下列判断正确的是(　　)‎ 图5‎ A.因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同 B.光电子的最大初动能不同 C.因为光照强度不确定，所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D.两个光电管的Uc－ν图象的斜率可能不同 答案　ABC 解析　根据Ek＝hν－W0和eUc＝Ek，联立得：eUc＝hν－W0，即Uc＝－，可知入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压Uc不同，故A正确.根据Ek＝hν－W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B正确.虽然光的频率相同，但光照强度不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，故C正确.由Uc＝－，可知Uc－ν图象的斜率k＝，k为常数，所以两个光电管的Uc－ν图象的斜率一定相同，故D错误.‎ 变式5　(多选)如图6所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5).由图可知(　　)‎ 图6‎ A.该金属的截止频率为4.27×1014 Hz B.该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C.该图线的斜率表示普朗克常量 D.该金属的逸出功为0.5 eV 答案　AC 解析　根据Ek＝hν－W0，W0＝hνc知，Ek－ν图线在横轴上的截距为截止频率，斜率为普朗克常量，A、C正确，B错误；该金属的逸出功为：W0＝hνc＝ eV≈1.77 eV，D错误.‎ 命题点三　氢原子能级图及能级跃迁 氢原子能级图与能级跃迁问题的解答技巧 ‎(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的.‎ ‎(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En求得.若求波长可由公式c＝λν求得.‎ ‎(3)处于n能级的一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)条.‎ ‎(4)处于n能级的一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：‎ ‎①用数学中的组合知识求解：N＝C＝.‎ ‎②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加.‎ 例3　(多选)(2016·浙江10月选考·15)如图7为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝5能级跃迁到n＝2能级可产生a光；从n＝4能级跃迁到n＝2能级可产生b光.a光和b光的波长分别为λa和λb，照射到逸出功为2.29 eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub.则(　　)‎ 图7‎ A.λa＞λb B.Ua＞Ub C.a光的光子能量为2.86 eV D.b光产生的光电子最大初动能Ek＝0.26 eV 答案　BCD 解析　根据能级跃迁知识可知hνa＝E5－E2＝[－0.54－(－3.4)] eV＝2.86 eV，hνb＝E4－E2＝[－0.85－(－3.4)] eV＝2.55 eV，显然a光的光子能量大于b光的，即a光频率大，波长短，选项A错误，C正确.根据光电效应方程Ek＝hν－W0，知a光照射后的光电子最大初动能为Eka＝hνa－W0＝(2.86－2.29) eV＝0.57 eV，b光照射后的光电子最大初动能为Ekb＝hνb－W0＝(2.55－2.29) eV＝0.26 eV，选项D正确.根据遏止电压知识Ek＝eUc可知，Ua＞Ub，选项B正确.‎ 变式6　根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是(　　)‎ A.当氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝En B.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发出光的频率也是ν C.一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一个半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子 D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁 答案　C 解析　氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与En不同，故A错误；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错误；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；氢原子吸收光子后能量增加，将从低能级向高能级跃迁，故D错误.‎ 变式7　(多选)一群氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时，放出光子的最大能量为E，‎ 已知氢原子处于基态时能量为E1，氢原子各能级的关系为En＝(n＝1,2,3…)，则这群氢原子(　　)‎ A.跃迁时可以放出6种不同能量的光子 B.由n＝2的能级向基态跃迁时放出光子的能量小于E C.由n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时放出光子的能量等于 D.由n＝2的能级向基态跃迁时吸收光子的能量为 答案　BC 解析　大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁能产生3种不同频率的光子，故A错误；从n＝3的能级向基态跃迁时，放出光子的最大能量为E，即为E＝－E1＝－E1，则n＝2的能级向基态跃迁时放出光子的能量为：E′＝－E1＝－E1＝E，小于E，故B正确，D错误；n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时放出光子的能量为：E″＝－＝－E1＝，故C正确.‎ 变式8　(多选)(2018·宁波市3月选考)氢原子的部分能级图如图8所示，大量处于n＝2激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高激发态，再向低能级跃迁时，可以发出6种不同频率的光子(频率从高到低依次为：ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6)，则下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A.入射光的频率为ν5＋ν6‎ B.发出的6种光子，在真空中衍射本领最大的是ν1‎ C.ν3光子照射逸出功为3.34 eV的锌板产生的光电子的最大初动能为6.86 eV D.发出的6种光子在水中传播时，速度最大的是ν1‎ 答案　AC 解析　可放出6种不同频率的光子，说明氢原子吸收能量后处在n＝4能级，从n＝2能级跃迁到n＝4能级吸收光子的频率应为ν5＋ν6，故A正确；衍射本领最大的应是波长最长、频率最小的ν6，故B错误；ν3光子能量是hν3＝E2－E1＝10.2 eV，由Ek＝hν3－W0＝6.86 eV，故C正确；在水中传播速度最大的是频率最小的ν6，故D错误.‎ 命题点四　光的波粒二象性和物质波 ‎1.从数量上看：‎ 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性.‎ ‎2.从频率上看：‎ 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象.‎ ‎3.从传播与作用上看：‎ 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性.‎ ‎4.波动性与粒子性的统一：‎ 由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.‎ 例4　(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是(　　)‎ A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 答案　ACD 解析　电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确.‎ 变式9　下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是(　　)‎ A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射 C.泊松亮斑和光电效应 D.光的反射和光电效应 答案　C 变式10　(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)‎ A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 ‎ 答案　AB ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1.有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应的措施是(　　)‎ A.改用频率更小的紫外线照射 B.改用X射线照射 C.改用强度更大的原紫外线照射 D.延长原紫外线的照射时间 答案　B ‎2.(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)‎ A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子 答案　CD 解析　光电流的大小只与单位时间流过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无关，选项A错误；无论光照强度多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，选项B错误；根据eUc＝hν－W0，遏止电压与入射光的频率有关，超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，则遏止电压越大，选项C正确；无论光照强度多弱，光照时间多短，只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应，选项D正确.‎ ‎3.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)‎ A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性 答案　C 解析　光具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度可以低于光速.光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故D错误.‎ ‎4.(多选)下列说法正确的是(　　 )‎ A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B.玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 D.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想 答案　ABD ‎5.(多选)如图1所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是(　　)‎ 图1‎ A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反 答案　BD 解析　入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B正确；电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D正确.‎ ‎6.(多选)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是(　　)‎ A.原子中的电子运动轨道分布是连续的 B.原子中的电子在某一定态时，电子绕原子核运动，但不向外辐射能量 C.氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量不变 D.一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出3种不同频率的光子 答案　BD 解析　原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故A错误；原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故B正确；核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时，吸收一定频率的光子后，能量会增大，故C错误；氢原子向低能级跃迁时是随机的，一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出C＝3种不同频率的光子，故D正确.‎ ‎7.(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3).‎ 分别用这三束光照射同一种金属.已知用光束2照射时，恰能产生光电子.下列说法正确的是(　　)‎ A.用光束1照射时，不能产生光电子 B.用光束3照射时，不能产生光电子 C.用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多 D.用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大 答案　AC 解析　依据波长与频率的关系：λ＝，因λ1＞λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3，由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而用光束3照射时，一定能产生光电子，故A正确，B错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：Ek＝hν－W0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C正确，D错误.‎ ‎8.(多选)已知氢原子的能级图如图2所示，下列说法正确的有(　　)‎ 图2‎ A.使n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4 eV的能量 B.氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级，放出光子，能量增加 C.处于基态的氢原子吸收能量为10.2 eV的光子跃迁到n＝4激发态 D.大量处于n＝3激发态的氢原子会辐射出3种不同频率的光 答案　AD ‎9.(多选)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图3所示，其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是(　　)‎ 图3‎ A.逸出功与ν有关 B.Ek与入射光强度成正比 C.当ν≥ν0时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 答案　CD 解析　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0为金属的逸出功)可得Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C正确；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错误；光电子的最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误.‎ ‎10.如图4所示为氢原子能级图，如果有大量处在n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁，则能辐射出的频率不同的光的种类及发出波长最短的光的能级跃迁是(　　)‎ 图4‎ A.3种，从n＝3到n＝2‎ B.3种，从n＝3到n＝1‎ C.2种，从n＝3到n＝2‎ D.2种，从n＝3到n＝1‎ 答案　B 解析　大量处在n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁，存在3→2,2→1,3→1三种可能，或者根据公式C＝3计算，波长最短的光即频率最大的光，根据公式E＝hν可得氢原子由n＝3向n＝1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，故B正确.‎ ‎11.(多选)如图5是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是(　　)‎ 图5‎ A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光 B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV C.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长 D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 答案　AC 解析　根据C＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确；由n＝3能级跃迁到n＝1能级，辐射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51) eV＝12.09 eV，故B错误；从n＝3‎ 能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；一群处于n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能量差，故D错误.‎ ‎12.(多选)(2018·名校协作体3月选考)下面表格中给出了一些金属材料的逸出功：‎ 材料 铯 铍 钙 钛 逸出功(×10－19 J)‎ ‎3.0‎ ‎6.2‎ ‎5.1‎ ‎6.6‎ 现用波长为330～400 nm(1 nm＝10－9 m)的紫外线光照射上述材料，能产生光电效应的材料是(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　)‎ A.铯 B.铍 C.钙 D.钛 答案　AC ‎13.(多选)氢原子的能级图如图6甲所示，一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态.用其中氢原子辐射出的A、B两种不同频率的光子分别照射同一钾金属板(如图乙所示)，发现当A光照射时验电器的指针偏转，B光照射时验电器的指针未偏转，已知金属钾的逸出功为2.25 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则以下说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A.这群氢原子可能辐射6种频率的光子 B.有4种频率的辐射光子能使钾金属板发生光电效应 C.A光照射钾金属板时验电器的金属小球带负电 D.氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级过程中辐射出光子的动量为5.44×10－27 kg·m/s 答案　ABD 解析　辐射出光子的频率有C＝6种，选项A正确；由公式E＝Em－En计算可得，除了从n＝4能级跃迁到n＝3能级和从n＝3能级跃迁到n＝2能级过程中辐射出的光子能量小于金属钾的逸出功外，其余4种辐射的光子能量均能使钾金属板发生光电效应，选项B正确；发生光电效应时，由于光电子从金属表面逸出，钾金属板和验电器的金属小球均带正电，选项C错误；由p＝＝计算可知，选项D正确.‎ ‎14.(多选)如图7所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A.最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的 B.频率最小的光是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的 C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D.用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 答案　BD 解析　在所有辐射出的光中，最容易产生衍射的是波长最长、频率最小的光，由hν＝Em－En知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级的光能量最小，频率最小，选项A错误，B正确；根据C＝C＝6可知，处于n＝4能级的大量氢原子最多可辐射出6种不同频率的光，选项C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为－3.40 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，大于金属铂的逸出功，能发生光电效应，选项D正确.‎ ‎15.(多选)(2018·嘉兴一中期末)如图8是氢原子能级图，大量处在激发态n＝5能级的氢原子向低能级跃迁，a是从n＝4能级跃迁到n＝2能级产生的光，b是从n＝5能级跃迁到n＝3能级产生的光.已知某金属的极限频率ν＝5.53×1014 Hz，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，则(　　)‎ 图8‎ A.在相同的双缝干涉实验装置中，a光产生的干涉条纹间距比b光的更宽 B.a光和b光的光子动量之比为255∶97‎ C.用a光照射该金属时，能产生最大初动能为0.27 eV的光电子 D.在同样的玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度 答案　BC ‎16.(多选)(2017·浙江11月选考·15)a、b是两种单色光，其光子能量分别为εa和εb，且＝k，(　　)‎ A.则a、b的光子动量之比＝1∶k B.若a、b入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比＝1∶k C.若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差Eka－Ekb＝εb(k－1)‎ D.若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差Ea－Eb＝εb(k－1)‎ 答案　BC 解析　根据德布罗意方程λ＝以及光子的能量ε＝h，联立可得p＝，所以＝＝k∶1，选项A错误；Δx＝，由ε＝可得Δx＝，因此＝＝1∶k，选项B正确；光电子最大初动能Ek＝hν－W0＝ε－W0，因此Eka－Ekb＝(k－1)εb，选项C正确；a、b两态能级之差Ea－Eb＝εb－εa＝(1－k)εb，选项D错误.‎