2023高考物理二轮总复习 专题微课5-4 光电效应和能级跃迁

专题微课5.4光电效应和能级跃迁因“不能透彻理解‘遏止电压’的含义”导致解题失误1．(2022·河北高考)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知

(

)A．钠的逸出功为hνcB．钠的截止频率为8.5×1014HzC．图中直线的斜率为普朗克常量hD．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比防误点：根据遏止电压和光电效应方程，可写出Uc与ν的关系式，从而分析图像斜率和截距的物理意义。答案：A

因“不能进行知识的跨模块整合”而导致思维受阻2．(2022·烟台高三模拟)如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2.0V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能分别为

(

)A．1.5eV、0.6eV

B．1.7eV、1.9eVC．1.9eV、2.6eV D．3.1eV、4.5eV防误点：图甲中，光电管两端加的是反向电压，0.60V为反向遏止电压；图乙中，光电管两端加的是正向电压，须根据动能定理和爱因斯坦光电效应方程求解。解析：用光子能量为hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，说明能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，说明电子不能到达阳极，由动能定理eUc＝Ek知，最大初动能Ek＝eUc＝0.6eV，由光电效应方程hν＝Ek＋W0知W0＝1.9eV，对题图乙，当电压表读数为2.0V时，电子到达阳极的最大动能Ek′＝Ek＋eU′＝0.6eV＋2.0eV＝2.6eV，故选项C正确。答案：C

因“混淆各物理量的决定因素”而导致解题失误3．(2022·衡阳高三检测)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率

的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两

个过程，下列四个物理量中，可能相同的是

(

)A．饱和光电流

B．遏止电压C．光电子的最大初动能

D．逸出功防误点：饱和光电流和光的强度有关，遏止电压与光电子的最大初动能成正比，逸出功由金属本身决定，光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关。答案：A加强点(一)光电效应[科学思维]1．光电效应规律和光电效应方程2．光电效应的“两条线索”和“两个对应关系”(1)两条线索：(2)两个对应关系：3．关于光电效应的四类图像图像名称图线形状由图线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截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：等于图线的斜率，h＝k颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线①遏止电压Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流Im③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率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续表[素养训练]1．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是

(

)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，A正确；饱和光电流大小与入射光的频率无关，B错误；光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，C正确；减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，D错误。答案：AC

2．(2021·江苏高考)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效

应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时

动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是

(

)解析：根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm-U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误。答案：C

答案：B

加强点(二)玻尔理论能级跃迁[科学思维]1．玻尔理论的三条假设(5)氢原子吸收外来实物粒子的能量而被激发：由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。(6)跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小，反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。[素养训练]1．(2021年8省联考·广东卷)原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是

(

)A．频率相同的光子能量相同B．原子跃迁发射的光子频率连续C．原子跃迁只产生单一频率的光子D．激光照射金属板不可能发生光电效应解析：根据ε＝hν可知，频率相同的光子能量相同，故A正确；原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子辐射一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。电子轨道是量子化的，能量是量子化的，故而频率是不连续的。这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点——频率不连续特点，故B错误；原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子，故C错误；根据Ek＝hν－W0可知，激光光子的能量大于金属板的逸出功时，照射金属板即可发生光电效应，故D错误。答案：A

2．(2022·浙江6月选考)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是

(

)A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最