第4章原子结构复习与提高-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第三册）

人教版新教科书选择性必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性 复习与提高（解析版） A组 1.在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙、丙），如图4-1所示。 回答下面问题，并说明理由。 （1）甲、乙两种光的频率，哪个大？ （2）乙、丙两种光的波长，哪个大？ （3）乙、丙两种光所对应的截止频率，哪 个大？ （4）甲、丙两种光所产生光电子的最大初 动能，哪个大？ 【答案】1. (1) 乙光频率较大。 (2)丙光波长较大。 (3)两种光所对应的截止频率样大。 (4)两种光所产生光电子的最大初动能相同。 【解析】 (1)光的频率改变时，遏止电压U。也会改变，由公式mv2 =eU0和Ek=hv-W0, 不同频率的光照射同一种金属，逸出功W0一定，甲光对应的遏止电压Uc2的大小小于乙光对应的遏止电压Uc1，则甲、乙两种光的频率ν甲 <ν乙。 (2)由c=λν，乙、丙两种光的频率比>1，乙、丙两种光在真空中的速度c相同，则乙、 丙两种光的波长λ乙<λ丙。 (3)截止频率由金属自身的性质决定。乙、丙两种光照射相同金属所对应的截止频率一样大。 (4)由Ek=hν-W0，不同频率的光照射同一种金属，逸出功W0一定，甲、丙两种光的遏止 电压相同，则两种光所产生光电子的最大初动能相同。 2. 一个电子与一个基态氢原子碰撞，刚好使这个氢原子电离。这个电子的动能是多少？ 【答案】13.6eV 【解析】基态氢原子具有的能量为-13.6eV。如果电子与基态氢原子碰撞时将所有的动能全部用于基态氢原子的电离，则至少需要13. 6 eV的能量。 3. 有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光，大额钞票的荧光防伪标志就是一例。为什么任何物质都不会在红外线照射下发出可见光？ 【答案】空气中红外线的频率比可见光的小，荧光的波长不可能比人射光的波长短，因此，任何物质都不会在红外线照射下发出可见光。 【解析】荧光的实质是物质吸收光子的能量跃迁到较高能级，较高能级不稳定又要向低能级跃迁从而放出新的光子。由于第二次跃迁时放出的能量不会大于第一次跃迁时吸收的能量，而空气中红外线的波长比可见光的波长更长，即空气中红外线的频率比可见光的小，所以荧光的波长不可能比人射光的波长短。因此，任何物质都不会在红外线照射下发出可见光。 4. 估算运动员跑步时的德布罗意波长，为什么我们观察不到运动员的波动性？ 【答案】约1.110-36m;运动员的德布罗意波长远远小于人眼所能看见的可见光的波长范围， 所以我们观察不到运动员的波动性。 h 6.63X10-34 【解析】设运动员质量为60 kg,速度为10 m/s，则他的德布罗意波长λ=1.110-36m，远远小于人眼所能看见的可见光的波长范围，所以我们观察不到运动员的波动性。 5. 钠光谱中两条黄色谱线的波长分别为 589.6 nm和589.0 nm。分别计算钠原子辐射这两种波长的光时核外电子跃迁前后的能级差。 【答案】 2.108 eV; 2.111 eV 【解析】由△E=hν和ν=，得△E=，代人题中钠光谱中两种黄色谱线的波长，得 E1= 3.373J=2.108 eV △E2= 3.377J=2.111 eV 6. 氢原子光谱中巴耳末系最小波长与最大波长之比为多少？ 【答案】5:9 【解析】由巴耳末公式（，n=3,4,5,,当n=时，最小波长满足；当n=3时，最大波长满足（。 联立以上两式，得 7. 图4-2是研究光电效应的实验装置，某 同学进行了如下操作。 （1）用频率为v1的光照射光电管，此时电 流表中有电流。调节滑动变阻器，使微安表示 数恰好变为0，记下此时电压表的示数U1。 （2）用频率为v2的光照射光电管，重复（1） 中的步骤，记下电压表的示数U2。 已知电子的电荷量为e，请根据以上实验， 推导普朗克常量实验测定值的计算式。 【答案】h= 【解析】开始时电流表的示数大于0，阴极K到阳极A之间有光电流。当逸出光电子受到电场的阻碍时，电流表示数才可能为0。因此，根据电路图，只有当阴极K的电势大于阳极A的电势，即滑片P向a端滑动，才能实现电流表示数恰好为0。 根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和动能定理，有Ek1=h-W0=eU1;和Ek2=h-W0=eU2。联立以上两式，可得出普朗克常量h=。 B组 1. 用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量，哪些是一定相同的？哪些是可能相同的？哪些是一定不同的？ （1） 光子的能量。（2） 光电子的逸出功。（3） 光电子的动能。（4） 光电子的最大动能。 【答案】一定相同的是（1），可能相同的是（3），一定不同的是（2）和（4） 【解析】光子的能量由光的频率决定，同