第4章 专题强化练8 玻尔理论与光电效应的综合（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（人教版）

第四章　原子结构和波粒二象性 专题强化练8　玻尔理论与光电效应的综合 一、选择题 1.(2025陕西宝鸡二模)一群处于n=4能级的氢原子,向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上,实验只测得3条电流随电压变化的图像,如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示,则下列推断正确的是(　　) 　 丙 A.阴极金属的逸出功有可能小于2.55 eV B.a、b、c三种光的波长关系:λa<λb<λc C.图乙中的a光是氢原子由n=2能级向基态跃迁时发出的 D.动能为10.5 eV的电子不能使处于n=1能级的氢原子发生跃迁 2.(创新题·新考法)(多选题)(2025浙江嘉兴模拟)如图甲为研究光电效应的实验电路,图乙纵坐标为实验中A、K间的电压U(A电势高于K为正),横坐标为入射光的频率ν,BC为平行于U轴的直线,CD是一条斜率绝对值为k的直线,C点的坐标为(b,0),图中阴影部分表示能产生光电流的区域。现有大量氢原子处于某激发态,在向低能级跃迁时只能放出1种可见光,且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应,已知氢原子各能级关系为En=,其中E1为基态能级值,量子数n=1,2,3,…,电子电荷量为e,光速为c,则(　　) 　 A.直线CD是滑片P在a、O之间滑动所收集的数据绘制而成 B.斜率绝对值k的数值等于普朗克常量 C.能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为 D.根据实验结果,氢原子基态的能级值为- kbe 二、非选择题 3.(2025江苏苏州期末)图甲是氢原子的能级图,一群处于n=4激发态的氢原子自发跃迁,辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流,测得产生的光电流I与其对应电压U的关系曲线如图丙所示。求: (1)阴极K的逸出功W0(结果以eV为单位); (2)a光的遏止电压Uca。 　 答案与分层梯度式解析 1.B　一群处于n=4能级的氢原子,向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光,按光子能量由大到小排列为n=4→n=1、n=3→n=1、n=2→n=1、n=4→n=2、n=3→n=2、n=4→n=3,实验中只测得3条电流随电压变化的图像,所以照射到图甲电路阴极K的金属上,发生光电效应的光子对应的跃迁为n=4→n=1、n=3→n=1、n=2→n=1,故该金属的逸出功应大于E42=E4-E2=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV,A错误;由乙图可知,a光的遏止电压最大,其次是b光,最小的为c光,可知,a光的频率最大,c光的频率最小,故其波长关系为λa<λb<λc,B正确;a光光子能量最大,应是氢原子由n=4能级向n=1能级跃迁时发出的,C错误;处于n=1能级的氢原子跃迁到n=2能级时,需要吸收的能量ΔE=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,动能为10.5 eV的电子与处于n=1能级的氢原子碰撞,电子可以将一部分能量转移给氢原子,使氢原子发生跃迁,D错误。 2.ACD　由图可知,直线CD(除C点)对应的A、K间电压为负值,即A电势低于K,直线CD是滑片P在a、O之间滑动所收集的数据绘制而成,故A正确;根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可得eU=0-Ek=-hν+W0,所以U=-ν+,所以斜率绝对值k=,b==νc,故B错误;能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为p====,故C正确;根据题意可知E3-E2=hνc=keb,E2=,E3=,所以氢原子基态的能级值为E1=-kbe,故D正确。 3.答案　(1)2.25 eV　(2)9.84 V 解析　(1)根据题意,对b光的光子,有hνb=E4-E1=12.75 eV 逸出功W0=hνb-Ekb 又Ekb=eUcb 解得W0=2.25 eV (2)对a光的光子,有hνa=E3-E1=12.09 eV Eka=hνa-W0 Eka=eUca 联立解得Uca=9.84 V 归纳总结 能级跃迁与光电效应综合问题解题思路 　　(1)确定自发跃迁中释放的能量 　　由高能级跃迁到低能级,释放能量,发出光子,光子的能量和频率满足hν=ΔE=E高-E低。 　　(2)比较释放光子的能量与金属逸出功的大小 　　①若能级跃迁释放的光子的能量小于金属的逸出功,则不能发生光电效应。 　　②若能级跃迁释放的光子的能量大于金属的逸出功,则可以发生光电效应。并可进一步确定光电效应中光电子的最大初动能及遏止电压的大小。 3 学科网（北京）股份有限公司 $