高考2020年编物理精选复习专题：第1部分专题6近代物理初步41

解析 处于基态的氢原子在某单色光照射下，只 能发出三种频率光，知处于第 3 能级，因为 ν1、ν2 为 其中的两种光子，所以 ν2 可能频率最大，故该单色光 的能量可能为 hν2，故 A 项正确，B 项错误；若第三种 光子频率最大，则根据玻尔理论，hν3＝E3－E1，E3－ E2＝hν1，E2－E1＝hν2，可见 ν3＝ν2＋ν1，故 C 项正确， D 项错误。
4．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 (n－1)。
5．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为 N＝ C2n＝n(n2－1)。
6．计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和 波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为 电子伏特，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J。
[例 2] (多选)(2019·黑龙江省重 点中学高三联考)如图 6－5 所示为氢 原子的能级示意图，一群氢原子处于 n＝4 能级的激发态，在向较低能级 图6－5 跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法正确的是
A．这群氢原子最多能发生 6 种不同频率的光，其 中从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级所发出的光的波长最 长
B．这群氢原子能发出频率不同的光，其中从 n＝ 4 能级跃迁到 n＝1 能级所发出的光的频率最高
C．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 12.75 eV
D．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 10.19 eV
的强度无关，故 C 错误。若保持照射光频率不变，仅
提高照射光强度，则光子数目增大，那么电流表 G 的
示数会增大，故 D 错误。故选 B。
[答案] B
［针对训练］
[遏止电压与入射光频率的关系] 1．(2019·广西桂林、百色和崇 左联考)金属在光的照射下产生光 电效应，其遏止电压 Uc 与入射光频 率 ν 的关系图象如图 6－3 所示。则 由图象可知
板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.28×10－19 J。
已知普朗克常量为 6.63×10－34 J·s，真空中的光速为
3.00×108 m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低
频率约为
A．1×1014 Hz
B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz
D．8×1015 Hz
解析 本题考查光电效应规律。由光电效应方程 得 Ek＝hλc－W0，而能使锌产生光电效应的单色光的最 低频率 ν0 应满足 hν0＝W0，联立得 ν0＝cλ－Ehk＝8×1014 Hz，故选项 B 正确。
级示意图如图 6－1 所示。光子能
量在 1.63 eV～3.10 eV 的光为可见
光。要使处于基态(n＝1)的氢原子
被激发后可辐射出可见光光子，最 少应给氢原子提供的能量为
图6－1
A．12.09 eV
B．10.20 eV
C．1.89 eV
D．1.51 eV
解析 因为可见光光子的能量范围是 1.63 eV～ 3.10 eV，所以氢原子至少要被激发到 n＝3 能级，要 给氢原子提供的能量最少为 E＝(－1.51＋13.60) eV＝ 12.09 eV，即选项 A 正确。
解析 a、c 两光照射后遏止电压相同，根据 Ekm
＝eUc，可知产生的光电子最大初动能相等，可知 a、c
两光的频率相等，光子能量相等。由于 a 光的饱和电
流较大，则 a 光的强度较大。单色光 b 照射后遏止电
压较大，根据 Ekm＝eUc，可知 b 光照射后产生的光电
子最大初动能较大。根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0
专题六 近代物理初步
［知识体系构建］
［核心知识提炼］
1．对光电效应的四点提醒 (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．能级跃迁 (1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等 于两能级之间的能量差。 (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某 一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。 (3)一群处于量子数为 n 的激发态的氢原子向基态 跃迁时发射光子的种类 N＝Cn2＝n(n2－1)。
0.9
4
6.0
弱
27
2.9
第二组 5
6.0
中
40
2.9
6
6.0
强
55
2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是 A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为 5.0 eV，逸出光电子的最 大动能为 1.9 eV D．若入射光子的能量为 5.0 eV，相对光强越强， 光电流越大
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 2．深入理解三个关系
3．光电效应的三类图象
[例 1] (2019·青岛二中模
考)用如图 6－2 所示的装置研
究光电效应现象。闭合开关 S，
用频率为 ν 的光照射光电管时
图6－2
发生了光电效应。下图是该光电管发生光电效应时光
电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象，图 线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，
使氢原子从第一激发态恰好电离即可。第一激发态即
图6－3
A．入射光频率越大，该金属的逸出功越大 B．入射光的频率越大，则遏止电压越大 C．由图可求出普朗克常量 h＝νU0 D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
解析 逸出功与入射光频率无关，是由材料决定
的，故 A 错误；根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0 和 eUc
＝Ekm 得：Uc＝heν－We0，当入射光的频率大于极限频
［针对训练］
[氢原子受激辐射] 3．(多选)大量处于基态的氢原子，在某种单色光 的照射下，只能辐射出 3 种不同频率的光子，其中两 种光子频率为 ν1、ν2，且 ν1＜ν2，普朗克常量为 h。则 A．该单色光的能量可能为 hν2 B．该单色光的能量可能为 h(ν2－ν1) C．第三种光子的频率可能为 ν1＋ν2 D．第三种光子的频率一定为 ν1－ν2
12.75 eV，照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，由爱因斯 坦光电效应方程有 Ek＝E－W0，可得金属铯表面所逸 出的光电子的最大初动能为 10.85 eV，选项 CD 错误。
[答案] AB
◎方法归纳 对能级跃迁要分清是一个原子还是一群(或大量) 原子。一个原子从 n 能级的激发态跃迁，最多能发出 (n－1)种光子；而一群(或大量)原子从 n 能级的激发态 跃迁，最多能发出 C2n种频率的光。
[解析] 一群氢原子处于 n＝4 能级的激发态，在 向较低能级跃迁的过程中最多能发出 6 种频率不同的 光，其中从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级所发出的光的 能量最小，由 E＝hν＝hλc可知，波长最长，从 n＝4 能 级跃迁到 n＝1 能级所发出的光的能量最大，频率最高， 选项 AB 正确；氢原子从 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级 所发出的光子能量为 E＝(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝
率时，入射光的频率越大，则遏止电压越大，故 B 正
确；由 Uc＝heν－We0，知图线的斜率等于he，从图象上
可以得出斜率的大小，可以求出普朗克常量为：h＝Uν0e， 故 C 错误；根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0 得，最大 初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故
D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。
3．核反应及核能
(1)半衰期公式
N
余＝N
原·12τt ，m
余＝m
1 t 原·2τ(t
表
示衰变时间，τ 表示半衰期)，半衰期长短由核内部自
身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关。
(2)核反应的两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒。
(3)质能方程：E＝mc2。
感悟·高考真题
1．(2019·全国卷Ⅰ)氢原子能
答案 B
［命题研究］
题型 选择题 分值 0～6分
命题 热点
(1)光电效应 (2)氢原子能级跃迁 (3)原子核的衰变 (4)核反应方程、核能
命题 除了上述热点外，还可能考查光电效应与氢原子能级 预测 跃迁的综合应用。
细研·高频考点
考点一 光电效应
1．光电效应的研究思路 (1)两条线索
(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电 子多→光电流大。
为 1.9 eV，C 项正确；相对光强越强，单位时间内射
出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，
形成的光电流越大，故 D 项正确。
答案 B
3．(2018·全国卷Ⅲ)1934 年，约里奥－居里夫妇
用 α 粒子轰击铝核 1327Al，产生了第一个人工放射性 核素 X：α＋1327Al→n＋X。X 的原子序数和质量数分 别为
－b)，下列说法中正确的是
A．普朗克常量为 h＝ab B．断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零 C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将 增大 D．保持照射光频率不变，仅提高照射光强度，电 流表 G 的示数保持不变 [思路引导] 解决本题的关键是掌握光电效应方 程，知道最大初动能与入射光频率的关系，同时理解 光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 图象的含义。
得，b 光的频率大于 a 光的频率，故 ACD 错误，B 正
确；故选 B。
答案 B
考点二 原子结构和能级跃迁
原子能级跃迁问题的解题技巧与注意事项 1．原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等 于两能级之间的能量差，即 ΔE＝hν＝|Em－En|。 2．原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某 一能级能量的绝对值。 3．原子跃迁或电离时，所吸收的实物粒子的能量 可以大于或等于两能级之间的能量差。
解析 由于光子的能量 E＝hν，又入射光子的能