2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--专题强化练9　氢原子跃迁与光电效应

中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理选择性必修第三册
专题强化练9　氢原子跃迁与光电效应
1.(2024江苏,5)在原子跃迁中,辐射如图所示的4种光子,其中只有一种光子可使某金属发生光电效应,是哪一种 (　　)
A.λ1　　　　B.λ2　　　　C.λ3　　　　D.λ4
2.(经典题)(2023山东济南二模)图甲是研究光电效应的电路图,K极为逸出功为2.30 eV的金属,图乙为氢原子能级图(巴耳末系的四种可见光是分别从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级产生的)。下列说法正确的是 (　　)
　　
A.当P移至与O点重合时,电流表示数一定变为0
B.上述的四种可见光只有一种不能让图甲中的K极金属发生光电效应
C.氢原子从基态跃迁到激发态,电子的动能增大,总能量增大
D.处在n=3能级的氢原子,在与动能为1.10 eV的自由电子碰撞的过程中不能吸收能量向高能级跃迁
3.(多选题)(2024浙江台州二模)氢原子的能级图如图1所示,从高能级向低能级跃迁时,能产生四种频率的可见光。氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅰ,从n=3能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅱ。用两种光分别照射如图2所示的实验装置,都能发生光电效应。下列说法正确的是 (　　)
　　
A.光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性
B.两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差必为1.13 eV
C.欲使微安表示数变为0,滑片P应向b端移动
D.滑片P从O向b端移动过程中,到达阳极A的光电子的最大动能一直增大
4.(2024山东潍坊二模)图甲为氢原子的能级图,大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光,用这些光照射图乙中的光电管,有a、b两种不同频率的光可让光电管发生光电效应。图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是(　　)
甲
　
A.光照强度减小,光电子的最大初动能也减小
B.图乙中滑片P从O向N端移动过程中,电流表示数逐渐减小
C.a光光子的能量为10.2 eV
D.光电管中K极金属的逸出功为2.25 eV
答案与分层梯度式解析
1.C 2.B 3.AD 4.D
1.C　4种光子中只有一种光子可使某金属发生光电效应,可知该光子对应的能量最大,根据能级图可知,波长为λ3的光子能量最大。故选C。
2.B　当P移至与O点重合时,A、K极间的电压为0,有微弱的光电流,电流表示数不为0,选项A错误。氢原子从能级n=3跃迁至n=2产生的光子的能量为1.89 eV,小于K极金属的逸出功,不能让图甲中的K极金属发生光电效应;从能级n=4跃迁至n=2产生的光子的能量为2.55 eV,大于K极金属的逸出功,能让图甲中的K极金属发生光电效应;从能级n=5、6跃迁至n=2产生的光子的能量大于2.55 eV,大于K极金属的逸出功,能让图甲中的K极金属发生光电效应,故题述的四种可见光只有一种不能让图甲中的K极金属发生光电效应,选项B正确。氢原子从基态跃迁到激发态,电子的动能减小,总能量增大,选项C错误。处在n=3能级的氢原子可以吸收动能为1.10 eV的自由电子的一部分能量0.66 eV跃迁至n=4能级,或吸收更多能量向高能级跃迁,选项D错误。
易混易错
使原子发生能级跃迁的两种粒子的比较
　　光子:原子若是吸收光子的能量而被激发,则光子的能量必须等于两能级的能量差,否则不能被吸收;不存在激发到n=2能级时能量有余,而激发到n=3能级时能量不足,仍可激发到n=2能级的情况。
　　实物粒子:原子还可以吸收外来实物粒子(例如自由电子)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,所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的能量差,均可使原子发生能级跃迁。
3.AD　氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅰ,从n=3能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅱ,则可见光Ⅰ光子的能量大于可见光Ⅱ光子的能量,则光Ⅰ的频率大于光Ⅱ的频率,光Ⅰ的波长小于光Ⅱ的波长,则光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性,A正确;从n=6能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅰ,则有ε1=E6-E2=-0.38 eV-(-3.40 eV)=3.02 eV,从n=3能级跃迁到n=2能级产生可见光Ⅱ,则有ε2=E3-E2=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV,根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0,可知两种光分别照射阴极K产生的光电子最大初动能之差为Ekm1-Ekm2=3.02 eV-1.89 eV=1.13 eV,具有最大初动能的光电子到达阳极A的动能之差为1.13 eV,但从金属表面逸出的光电子初动能不一定等于最大初动能(易错点),所以两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差不一定为1.13 eV,B错误;欲使微安表示数变为0,应加上反向电压,由电路图可知滑片P应向a端移动,C错误;滑片P从O向b端移动过程中,所加电压为正向电压且一直增大,电场力对光电子做正功,且做功的值一直增大,则到达阳极A的光电子的最大动能一直增大,D正确。故选A、D。
4.D　光电子的最大初动能与光照强度无关,与入射光的频率有关,A错误;滑片P从O向N端移动过程中,施加在光电管两端的电压为正向电压,增大电压,电流先增大后不变,B错误;大量处于第3能级的氢原子跃迁时能产生3种频率的光,能使光电管发生光电效应的应该是从n=3能级到n=1能级和从n=2能级到n=1能级跃迁时发出的光(破题关键),由图丙可知a光的遏止电压大,则a光的光子能量高,所以a光光子的能量为E3-E1=12.09 eV,C错误;b光光子的能量为hν=E2-E1=10.2 eV,b光对应的遏止电压为7.95 V,根据公式eUc=Ek=hν-W0,解得W0=2.25 eV,D正确。故选D。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)