高三基础知识天天练 物理16-1人教版

第七模块 第16章 第1单元

一、选择题

图8

1．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能E K 与入射光的频率ν的关系如图8所示，由实验图象可求出

( )

A ．该金属的逸出功

B ．该金属的极限频率

C ．单位时间内逸出的光电子数

D ．普朗克常量

解析：根据爱因斯坦光电效应方程E K ＝hr －W ，任何一种金属的逸出功W 一定，说明E K 随r 的变化而变化，且是线性关系(与y ＝ax ＋b 类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距QA 表示E K ＝0时的频率r 0，即为金属的极限频率，还可由波速公式C ＝r 0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长．E K ＝hν－W ，E K ＝0时，有hν0－W ＝0，r 0＝W h ，

又由波速公式，得C ＝r 0λ0，λ0＝

hC W

. 答案：ABD

图9

2．氢原子能级的示意图如图9所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则

( )

A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线

B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线

C ．在水中传播时，a 光较b 光的速度小

D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离

解析：由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v

水＝

c

n

，可

知C正确．γ射线是原子核衰变而产生的，A错．E43

3．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件．下列表述正确的是

() A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置

B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出

C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关

D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应

解析：电池是把其他形式的能转化成电能的装置．而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置．

答案：A

4．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是

() A．核力、万有引力、库仑力

B．万有引力、库仑力、核力

C．库仑力、核力、万有引力

D．核力、库仑力、万有引力

解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的．可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力．故D选项正确．答案：D

二、计算题

5．已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射的波长分别为：589 nm(B―→A),330 nm(C―→A),285 nm(D―→A),514 nm(E―→B)．试作出钠原子在这几个能量范围的能级图．作图时注意，表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比，并在线旁以电子伏为单位标出这个能级的值(设最高能级为0)．

图10

解析：根据ΔE ＝hc

λ

E B －E A ＝2.1 eV ；E C －E A ＝3.8 eV ； E D －E A ＝4.4 eV ；E E －E B ＝2.4 eV ；

根据以上能级差所作能级图如答案图10所示． 答案：如图10所示

6．根据巴尔末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内最长波长与最短波长所对应的n ，并计算其波长．

解析：当n ＝3时，波长最长，1λ＝R (122－1

32)

λ＝1R ×365 m ＝11.1×107×365 m ＝6.55×10－7

m 当n ＝∞时，波长最短，1λ＝R (122－1n 2)＝R ×14

λ＝4R m ＝41.1×10

7m ＝3.64×10－7

m 答案：n ＝3时，波长最长 6.55×10－7

m n ＝∞时，波长最短 3.64×10－7

m 7．波长为λ＝0.17 μm 的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B 的匀强磁场中，做最大半径为r 的匀速圆周运动时，已知r ·B ＝5.6×10－6 T·m ，光电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电荷量e ＝1.6×10－19 C ，求：

(1)光电子的最大动能； (2)金属筒的逸出功．

解析：光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能． (1)由eB v ＝m v 2r 得v ＝eBr m

所以12m v 2＝12m ·(eBr m )2＝(eBr )2

2m

代入数据得1

2m v 2≈4.41×10－19 J

(2)由爱因斯坦光电效应方程得 W ＝hν－12m v 2＝h c λ－1

2m v 2

代入数据得W ≈7.3×10－19 J. 答案：(1)4.41×10

－19

J (2)7.3×10

－19

J

8．已知原子的基态能量为－13.6 eV ，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10m ，电子质量m e ＝9.1×10－31kg ，电量为1.6×10－19C ，求：电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？

解析：本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系． 氢原子能量E 3＝E 1/32＝－13.6 eV/32

＝－1.51 eV . 电子在第3轨道时半径为r 3＝n 2r 1＝32r 1① 电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以 ke 2/r 23＝m v 2

3/r 3② 由①②可得电子动能为 E k 3＝12v 23＝ke 22×32r 1

＝9×109×(1.6×10－19)2

2×9×0.53×10－10×(1.60×10－19) eV ＝1.51 eV

由于E 3＝E k 3＋E p 3，故电子的电势能为： E p 3＝E 3－E k 3＝－1.51 eV －1.51 eV ＝－3.02 eV 答案：－1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV 9．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10

m ，能量E 1＝－13.6 eV .求氢原子处于基态

时：

(1)电子的动能． (2)原子的电势能．

(3)用波长是多少的光照射可使其电离？

解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则： k ·e 2r 21

＝m v 2

1r 1 ∴电子动能E k 1＝12m v 21＝ke 22r 1

＝9×109×(1.6×10－19)2

2×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6 eV (2)E 1＝E k 1＋E p 1

∴E p 1＝E 1－E k 1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV (3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hc

λ

＝0－E 1

∴λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×10

8

－13.6×1.6×10

－19

＝0.9141×10－7m

答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.9141×10－7m

10．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此