3.光电效应与能级跃迁作业（答案+解析）_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_专项复习_思维导图破解高中物理（导图+PPT课件+逐字稿）

光电效应与能级跃迁作业题 作业题目难度分为3档：三星☆☆☆（基础题目） 四星☆☆☆☆（中等题目） 五星☆☆☆☆☆（较难题目） 本套作业题目1-10题为三星,11-16为四星，17-19为五星。 1．氢原子能级图如图所示，a,b,c 分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径， E 、E、E 设在 a,b,c 在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是 a b c 和 、、 a b c，若a光恰能使某金属发生光电效应，则（ ） ☆☆☆ 1 1 1       A. a b c B. b = a + c E  E E C. b a c D. C 光也能使该金属产生光电效应 答案解析：原子在不同能级跃迁时，放出光子的能量等于能级差，所以 E 1.51ev(13.60ev)12.09ev E 1.51ev(3.40ev)1.89ev b ， c ， E 3.40ev(13.60ev)10.20ev E  E E a ，所以有 b a c 选项C对； c 1 1 1 E hh 根据光子能量 可得  b =  a +  c ，选项B 对A错； a光恰能使某金属发生光电效应，而C光子能量比a 光子能量小，所以不能使该 金属发生光电效应，选项D错。 考点：波尔原子结构能级。2．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是 3.34ev，那么对氢原子在能级跃 迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是_____(填正确答案标号。选对l 个 得2分，选对2个得4分，选对3个得 5分。每选错1个扣3分，最低得分为0 分) ☆☆☆ A、用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应 B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光 C、一群处于n=3 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所 发出的光电子的最大初动能为 8.75eV D．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 E、用能量为 14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 答案解析：从高能级向低能级跃迁多余的能力将以光子的形式辐射出来，而氢原 子从高能级跃迁到基态辐射光子能量最小值为 3.4ev(13.6ev)10.2ev，远大 于锌的逸出功，所以锌板一定可以发生光电效应。选项 A 错。一群处于 n=3 能 C 3 3 级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子数目为 n 选项 B 对。氢原子跃迁辐射 光子能力使锌板发生光电效应，一部分克服逸出功，多余部分以动能形式随光电 子逸出。一群处于 n=3 能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为 1.51ev(13.6ev)12.09ev ， 克 服 逸 出 功 后 剩 余 的 动 能 即 为 最 大 为 12.09ev3.34ev8.75ev选项C对。当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时， 氢原子会跃迁到对应的高能级上去。由于没有任何一个高能级与基态的能级差等 于10.3eV，而且有不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.3eV的光子 照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，选项D错。用能量为 14.0eV的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能选项 E对。 考点：光电效应 3．已知处于某一能级 n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频 率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是（ ） ☆☆☆ 答案解析：试题分析：根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁， 根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从5到4的跃迁，选项A正确。 考点：玻尔理论。 4．氢原子的能级图如图所示，一群原来处于n4能级的氢原子跃迁到n1能级 的过程中( ) ☆☆☆ A．放出三种频率不同的光子 B．放出六种频率不同的光子 C．放出的光子的最大能量为12.75eV，最小能量是10.20eV D．放出的光能够使逸出功为 13eV 的金属发生光电效应 C2 6 答案解析：根据数学组合公式 4 ，知最多激发出 6中不同频率的光子．故A错误、B 正确。由 n=4 跃迁到 n=1 的能级差最大，辐射的光子能量越大， E 12.75eV E 0.66eV 41 ，由n=4到n=3 辐射的光子能量最小， 43 ，选项C 错 E 12.75eV<13eV 误。放出的六种光子能量最大的为 41 ，则不能发生光电效应， 选项D错误。故选D。 考点：本题考查了氢原子的能级公式和跃迁、光电效应规律。 5．氢原子的能级图如图所示，一群处于 n=4 能级的氢原子向较低能级跃迁，能 产生 种不同频率的光子，其中频率最大的光子是从 n=4 的能级向 n= 的 能级跃迁所产生的。 ☆☆☆ n E/eV ∞ 0 4 -0.85 3 -1.51 2 -3.40 1 -13.6 C4 6 答案解析：根据 2 知，一群处于 n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生 6种不同频率的光子．n=4 和n=1 间的能级差最大，辐射的光子频率最大。 考点：本题考查了原子的跃迁。 6．如图所示是氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子， 受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光 子能量为（ ） ☆☆☆A．3.4eV B．10.2eV C．12.09eV D．13.6eV 答案解析：让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能自发地 辐射出三种不同频率的光，说明氢原子吸收能量从基态跃迁到激发态 E3，根据 频率条件：hv=E -E =-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV，C 正确。 m FN 考点：本题考查频率条件。 7．氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之 间。由此可推知, 氢原子（ ） ☆☆☆ A．从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光 C．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D．从n=3能级向n=2 能级跃迁时发出的光为可见光 答案解析：根据玻尔理论，氢原子由高能级状态向低能级状态跃迁，同时要向外 hc  h E E c  E E 辐射一定频率的光子，由 2 1， ， 2 1 ，从高能级向n=1 能 级跃迁时向外辐射一定频率光子的能量在10.2eV 到13.6eV 之间，光子的能量范 围大于可见光的能量范围，所以从高能级向n=1 能级跃迁时发出的光的波长比可 见光的短，故 A 选项正确；从高能级向 n=2 能级跃迁时向外辐射一定频率光子 的能量在1.89eV 到3.40eV之间光子的能量有一部分仍大于可见光的能量范围， 所以从高能级向n=2 能级跃迁时发出的光的波长有的在可见光范围里，有的光子 的波长比可见光的短，故 B 选项错误；从高能级向 n=3 能级跃迁时向外辐射一 定频率光子的能量在0.66eV 到1.51eV，光子的能量范围小于可见光的能量范围，h E E 由 2 1知从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的频率低， C 选项错误；从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光子的能量为 1.89eV，光子 的能量不在可见光范围里，发出的光不是可见光，故 D选项错误。 考点：波尔理论 原子跃迁 光子的频率和波长。 8．氢原子能级如图所示,一群处于 n=4 能级的氢原子回到 n=1 状态的过程中 （ ） ☆☆☆ A. 放出3种不同频率的光子 B. 放出6种不同频率的光子 C. 放出的光子的最大能量为12.75eV，最小能量为0.66eV D. 放出的光能够使逸出功为13.0 eV 的金属发生光电效应 C2 6 答案解析：任意两能级间发生跃迁，放出一种频率的光子，根据 4 可知，从 n=4 能级的氢原子回到 n=1放出6种不同频率的光子，所以A错误、B 正确；从 能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大，从能级4跃迁到能级3时放出的光子 h E E 能量最小，根据 m n可得知，最大能量 12.75eV，最小能量为 0.66eV， 所以C 正确；根据光电效应的条件，只有放出的光子能量大于 13.0eV的光子， 才能使金属发生光电效应，故 D错误； 考点：氢原子能级结构、能级公式、光电效应。 9．研究光电效应时，已经知道金属钠的逸出功为2.29eV，现有一系列处于n=4 能级的氢原子，用它在跃迁过程中发出的光照射金属钠，氢原子的能级结构图如 图所示，则下列说法中正确的是（ ） ☆☆☆E/e n ∞ 0 5 -0.54 4 -0.85 3 -1.51 2 -3.40 1 -13.6 A．跃迁过程中将释放5种频率的光子 B．跃迁过程中释放光子的最小能量为 1.89eV C．跃迁过程中释放光子的最大能量为 13.6eV D．跃迁过程中释放的光子有 4种能引起光电效应 C2 6种 答案解析：氢原子从 n=4到n=1 跃迁共释放 4 频率的光子，选项 A错误。 E 0.66eV 能级差最小的释放的光子能量最小为 43 ，选项B 错误。释放的光子 E 12.75eV 能量最大的为 41 ，选项 C 错误。要使产生的光子发生光电效应， 需满足能级差E 2.29eV，而 6 种只有 E 43和 E 32小于 2.29eV,则由 4 种， 选项D正确。故选D。 考点：本题考查了波尔理论、能级、光电效应。 10．如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4 的氢原子，下列说法中正确的是 （ ）（填入正确选项前的字母，选对 1 个给 3 分，选对 2 个给 4 分，选对 3 个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。 ☆☆☆ A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光 C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为 10.2eV D．如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级发出的 E．从n=4能级跃迁到n=3 能级发出的光的波长最长 答案解析：（1）氢原子只能吸收能级之差的能量值的光子后向更高能级跃迁，A 错误；这群氢原子能发出3+2+1=6 种不同频率的光，B 正确；这群氢原子发出的 光子中，能量最大的为从 4 能级向 1能级跃迁时，为 12.75 eV ，C 错误；如果 发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，一定是能量较大的两种，一种是 n=4 能级跃迁到 n=1 能级发出的光，另一种是由 n=3 能级跃迁到 n=1 能级发出 的光，D正确；从n= 4能级跃迁到n=3 能级发出的光是能量最小的，所以波长 最长，E 正确。 考点：本题考查了氢原子能级图的知识。 11．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时， 一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2 能级跃迁时释放的光子，则（ ） ☆☆☆☆ A.6 种光子中有2种属于巴耳末系 B.6 种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的 C.若从 n=2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从 n=3 能级跃迁到n=2 能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应 D.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV 的能量答案解析：由 4到2及由3到2的跃迁属于巴耳末系，所以A正确；6种光子中 波长最长的也就是频率最小的是 n=4 激发态跃迁到 n=3 时产生的，B 错；若从 n=2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，而从n=3 能级跃迁 到 n=2 能级释放的光子频率小于 n=2 能级跃迁到基态释放的光子的频率，所以 不能使该板发生光电效应；使 n=4 能级的氢原子的能级与无穷远处的能级差为 0.85eV，所以使n=4 能级的氢原子电离至少要0.85eV 的能量，选项D正确。 考点：玻尔理论及光电效应。 12．已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于 量子数n＝4能级状态，则( ) ☆☆☆☆ A．氢原子可能辐射6种频率的光子 B．氢原子可能辐射5种频率的光子 C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应 C2 6种 答案解析：根据 4 知，这群氢原子可能辐射 6种频率的光子，故 A正确、 B 错误．n=4 跃迁到n=3辐射的光子能量为 0.66eV，n=3 跃迁到n=2 辐射的光子 能量为 1.89eV，n=4 跃迁到 n=2 辐射的光子能量为 2.55eV，均小于逸出功，不 能发生光电效应，其余3种光子能量均大于 2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中 有3种频率的光子能使钙发生光电效应，故C 正确、D错误．故选AC． 考点：本题考查了光电效应的条件、氢原子的能级公式和跃迁。 13．已知处于某一能级 n 上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出 10种不同 频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是( )☆☆☆☆ 答案解析：由图示可知，在A所示能级跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的 波长最长． 考点：氢原子的能级公式和跃迁。 14．如图所示为氢原子的能级图，a、b、c 为氢原子跃迁时可能发出的三种波长 的光，在下列氢原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的 是（ ） ☆☆☆☆ E E E 答案解析：根据玻尔理论及跃迁图可知，三种光的能量关系是 a c b，根据 hc E    ，则 a c b。选项C正确。 考点：玻尔理论及光子的能量。 15．氢原子能级如图所示，一群原处于n  4能级的氢原子回到n  1的状态过程 中（ ） ☆☆☆☆A.放出三种频率不同的光子 B.放出五种频率不同的光子 C.放出的光子的最大能量为12.75eV，最小能量是0.66eV D.放出的光能够使逸出功为13.0eV 的金属发生光电效应 答案解析：氢原子从n=4 能级跃迁到 n=1 能级，由于有 6中不同的跃迁方式，所 以有 6 中不同频率的光子；在 n=4 和 n=1 能级之间跃迁释放的能力最大，为 12.75ev；在 n=4 和n=3 能级之间跃迁，释放的能量最小，为0.66ev；所以 A、B 选项错误，而C选项正确；由于12.75ev 小于某金属的逸出功13.0ev，所以放出 的光不能使该金属发生光电效应，D选项错误。 考点：本题考查氢原子的跃迁。 16．如图所示为氢原子的能级图. 氢原子从n=5 的能级跃迁到n=3 的能级时辐射 出 a 光子，从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时辐射出 b 光子.下列说法正确的是 （ ） ☆☆☆☆☆ A．a光子的能量比b光子的能量大 B．若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a 光的传播速度比b光的传播速 度大C．若b光能使某种金属发生光电效应，则 a光一定能使该金属发生光电效应 D．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a 光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比 用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大 答案解析：据题意，氢原子从n=5 能级跃迁到n=3 能级释放的能量为： ΔE =0.97ev=hv ，氢原子从n=4 能级跃迁到n=2 能级释放的能量为： a a ΔE =2.55ev=hv ，即b光光子的频率较大，所以可知A选项错误；据频率较大的 b b 光传播速度越慢，所以B 选项正确；如果 b光可以使某种金属产生光电效应，a 光不一定可以产生，所以C 选项错误；b光频率较大则b光波长较小，所以在做 双缝干涉实验时，a光得到的干涉条纹较宽，D选项正确。 考点：本题考查对氢原子的跃迁和光子特性的理解。 17．如图为氢原子的能级图，用动能为 13.07 eV 的电子撞击一群处于基态的氢 原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有（ ） ☆☆☆☆☆ E/eV n 0 ∞ -0.54 4 - 0.85 3 -1.51 2 -3.4 1 -13.6 A．15种 B．10种 C．4种 D．1种 答案解析：由于 13.6-0.54=13.06 eV，则用动能为 13.07 eV 的电子撞击一群处于 基态的氢原子，氢原子最高可跃迁到能量为-0.54 eV 的高激发态，即跃迁到量子 数为 n=5 的激发态。而 n=5 的氢原子向低能级跃迁发光是完全随机的，发射的 C2 10 可能波长的个数为 5 ，选项B 正确。 考点：本题考查考查氢原子的玻尔理论。v 18．用频率为 0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到 v、v 、v v v v 频率分别为 1 2 3的三条谱线，且 3 2 1，则（ ） ☆☆☆☆☆ v v A． 0 1 v v v B． 3 2 1 v v v v v v v v C． 0 1 2 3 0 3 2 1 1 1 1   v v v D． 1 2 3 v 答案解析：首先是基态的氢原子吸收频率为 0的光，跃迁到高激发态，接着处于 v、v 、v 高激发态的这些氢原子又随机向低能级跃迁，释放出频率分别为 1 2 3的三 v v v hv hv hv 条谱线，因此 0 3 1，选项A、C均错误。根据跃迁假设，有 3 2 1， 选项B 正确、D错误。 考点：本题考查氢原子的跃迁假设。 19．右图是氢原子能级图，某个氢原子 A 从n＝3的状态直接跃迁到基态，另一 氢原子B 从n＝4的状态直接跃迁到基态，下列说法正确的是（ ）☆☆☆☆☆ A．A和B 都只释放出一种频率的光子 B．A和 B都不只放出一种频率的光子 C．若Ａ放出的光子能使某金属发生光电效应，则B放出的光子也能使该金属发 生光电效应 D．若Ｂ放出的光子能使某金属发生光电效应，则A放出的光子也能使该金属发 生光电效应答案解析：由于 A从 n＝3 的状态直接跃迁到基态，故它会释放出 1种频率的光 子，B 从n＝4的状态直接跃迁到基态也会释放出 1种频率的光子，故选项A正 确，B不对；又由于从n＝3的状态直接跃迁到基态的光子的频率小于从n＝4的 状态直接跃迁到基态光子的频率，而频率越大，才能更容易使金属产生光电效应 现象，故C 正确，D不对。 考点：氢原子的能级图，光电效应现象。