题目内容

【题目】如图所示为氢原子的能级结构示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠。下列说法正确的是

A. 这群氢原子能辐射出三种不同频率的光,其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最长

B. 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小, 电势能增大

C. 能让金属钠发生光电效应的光只有一种

D. 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV

【答案】AD

【解析】根据知,这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子,从n=3n=2跃迁的光子频率最小,波长最长,故A正确;氢原子辐射光子的过程中,能量减小,轨道半径减小,根据,可知电子动能增大,则电势能减小,故B错误。只有从n=3跃迁到n=1,以及从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功,所以能发生光电效应的光有两种,故C错误。从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大,发生光电效应时,产生的光电子最大初动能最大,光子能量最大值为13.6-1.51eV=12.09eV,根据光电效应方程得,,故D正确。故选AD。

练习册系列答案
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【题目】由某种金属材料制成的圆柱形导体,将其两端与电源连接,会在导体内部形成匀强电场,金属中的自由电子会在电场力作用下发生定向移动形成电流。已知电子质量为m,电荷量为e,该金属单位体积的自由电子数为n

(1)若电源电动势为E,且内阻不计,

a. 求电源从正极每搬运一个自由电子到达负极过程中非静电力所做的功W

b. 从能量转化与守恒的角度推导:导体两端的电压U等于电源的电动势E

(2)经典的金属电子论认为:在外电场(由电源提供的电场)中,金属中的自由电子受到电场力的驱动,在原热运动基础上叠加定向移动,如图所示。在定向加速运动中,自由电子与金属正离子发生碰撞,自身停顿一下,将定向移动所获得的能量转移给金属正离子,引起正离子振动加剧,金属温度升高。自由电子在定向移动时由于被频繁碰撞受到阻碍作用,这就是电阻形成的原因。

自由电子定向移动的平均速率为v,热运动的平均速率为u,发生两次碰撞之间的平均距离为x。由于v<<u,所以自由电子发生两次碰撞的时间间隔主要由热运动决定。自由电子每次碰撞后的定向移动速率均变为零。

a. 求该金属的电阻率ρ,并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素;

b. 该导体长度为L,截面积为S。若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为ΔEk,导体的发热功率设为P,试证明PEk

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