- 光源与激光
- 共670题
（选修3-5选做题）
用电压U将一静止的电子加速后，与一氢原子碰撞，碰后电子的速度变为v。如果氢原子中的电子原来处于第一玻尔轨道，用氢原子被激发后产生的频率最高的光去照射一金属，发生了光电效应。如果产生的光电子的最大初动能为Ek，则该金属的逸出功为（电子的电荷量为e，质量为m，普朗克常数为h）________ 。
正确答案
（1）下列说法正确的是______________。
A．黑体辐射，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，加一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长
D．4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变
（2）一群氢原子处于量子数
①该群氢原子可能发射______________种频率的光子；
②氢原子由
（3）如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为
①A、B两球碰撞后瞬间的共同速度；
②两次碰撞过程中损失的总动能。
正确答案
（1）AC
（2）①6，②0.3
（3）①A、B相碰满足动量守恒
得两球跟C球相碰前的速度
②两球与C球相碰同样满足动量守恒
得两球碰后的速度
两次碰撞损失的动能
[物理选修3-5模块]
下列说法中正确的是______
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B．原子核式结构模型是由α粒子散射实验基础上提出来的
C．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态没有关系
D．原子跃迁时辐射的光子的频率等于原子内电子绕核做圆周运动的频率．
正确答案
A、太阳内部进行的是热核聚变．故A错误．
B、原子核式结构模型是在α粒子散射实验基础上提出来的．故B正确．
C、放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关．故C正确．
D、根据玻尔原子模型，知道轨道是量子化的，且不产生电磁辐射，原子跃迁时的光子频率不等于原子内电子绕核做圆周运动的频率．故D错误．
故选BC．
将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射该氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e=1.6×10-19 C，电子质量me=0.91×10-30 kg)
正确答案
解：(1)n=2时，
所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道，n=∞时，E∞=0
所以，要使处于n=2激发态的原子电离，电离能应为△E=E∞-E2=3.4 eV
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
电离能△E=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J
由能量守恒
代入数据解得：v=9.95×105 m/s
（1）氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收的是______________；
A．60.3eV
B．51.0eV
C．43.2eV
D．54.4eV
（2）一个静止的
（3）如图，滑块A、B的质量分别为m1与m2，m1＜m2，置于光滑水平面上，由轻质弹簧相连接，用一轻绳把两滑块拉至最近，弹簧处于最大压缩状态后绑紧，接着使两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动。运动中某时刻轻绳突然断开，当弹簧恢复到其自然长度时，滑块A的速度正好为零。则：
①弹簧第一次恢复到自然长度时，滑块B的速度大小为______________；
②从轻绳断开到弹簧第一次恢复到自然长度的过程中，弹簧释放的弹性势能Ep=______________。
正确答案
（1）C
（2）
（3）
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J•s，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．
正确答案
氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光子能量E=-1.51+3.4eV=1.89eV=3.024×10-19J．
金属钠的逸出功W0=hv0=6.63×10-34×5.53×1014≈3.67×10-19J．
因为光子能量小于逸出功，所以不能发生光电效应．
答：不能发生光电效应．
用能量为l5eV的光子照射某种金属，能发生光电效应，测得光电子的最大初动能为12.45eV，则该金属的逸出功W=_____________eV。氢原子的能级如图所示，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有_____________种。
正确答案
2.55，2
若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为____________；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为____________（结果均用字母表示）。
正确答案
-E，
用能量为l5eV的光子照到某种金属上，能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为12.45eV，则该金属的逸出功为____________eV。氢原子的能级如图所示，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有____________种。
正确答案
2.55，2
如图所示为氢原子能级示意图，现有每个电子的动能都是Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子和一个原子的总动量为零。碰撞后氢原子受激发，跃迁到n＝4的能级。求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为
正确答案
解：以ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率
根据题意有：
碰撞前，氢原子与电子的总动能为
解以上两式并代入数据得
氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量，由能级图得
碰撞后电子和受激氢原子的总动能
（1）某放射性元素的原子核经过三个半衰期后，有______%的原子核发生了衰变；
（2）氢原子的基态能量为-13.6eV，则所氢原子第三能级的能量为______eV．
（3）一个中子（
正确答案
（1）根据m=m0(
（2）根据E3=
（3）设中子的质量为m，则新原子核的质量为（A+1）m，根据动量守恒定律有：mv0=（A+1）mv
解得新原子的核速度大小为：v=
故答案为：（1）87.5
（2）-1.51
（3）新原子核速度的大小为v=
如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子。问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。
正确答案
解：氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足：
hv=En-E2=2.55 eV
En=hv+E2=-0.85 eV
所以n=4
基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供△E=E4-E1=12.75 eV
跃迁图如图所示
图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量．现有一群氢原子处在第二能级．
（1）要用光照射使这些氢原子激发到第四能级，求照射光的光子能量为多少eV．
（2）在图中画出处在n=4的能级的氢原子各种跃迁示意图．
（3）上述跃迁中发出的波长最长的光的光子能量为多少eV．
正确答案
（1）由波尔理论的频率关系有：
hν=E4-E2=2.55eV
（2）如图
（3）波长最长的光的频率最小，光子能量最小，为4能级跃迁到3能级放出的光子．
其能量为：hν=E4-E3=0.66eV．
答：（1）要用光照射使这些氢原子激发到第四能级，求照射光的光子能量为2.55eV．
（2）如图
（3）上述跃迁中发出的波长最长的光的光子能量为0.66eV．
大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV．跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是______eV（基态能量为-13.6eV）
正确答案
根据向低能级跃迁时，可以发出3种不同频率的光子，
跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上．
处于基态氢原子能量为-13.6ev，
最高能级的能量值是-13.6ev+12.09eV=-1.51ev．
故答案为：①2；②-1.5
氢原子在基态时轨道半径1＝0.53×10-10 m，能量1＝－13.6 eV。求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能；
(2)原子的电
(3)用光照射氢原子，使其电离的最长波长是多少？
正确答案
解：(1)由库仑力提供向心力，有
(2)由1＝k＋p，得p＝1－k＝－27.2 eV
(3)由＝0－
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