《弗兰克赫兹实验》弗兰克赫兹实验

1单选题

如图所示，是一枚1994年发行的纪念德国物理学家赫兹的邮票．赫兹的最大贡献是(　　)

提出电磁场理论

发现电荷相互作用规律

用实验证实电磁波存在

发现电流周围存在磁场

题目答案

答案解析

分析：

根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．

解答：

解：选项1-、麦克斯韦提出电磁场理论，故选项1-错误；选项2-、库仑发现电荷相互作用规律，故选项2-错误；选项3-、赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在．故选项3-正确；选项4-、奥斯特发现电流周围存在磁场，故选项4-错误．故选：选项3-．

点评：

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．

2多选题

(多选)如图为富兰克(Franck)-赫兹(Hertz) 实验装置示意图，其中夫兰克-赫兹管内含有水银蒸气．1914年，夫兰克与赫兹用实验观察热电子被加速穿透汞蒸气时，到达回路阳极的热电子流大小的起伏变化，以验证汞原子内的电子能态是量子化的．如图为实验结果电流与电压的关系．下列有关此实验的叙述正确的是（　　）

图中甲乙之间为原子吸收电子能量，使得电流降低

富兰克-赫兹管中汞原子的电离能为4.9 eV

富兰克-赫兹管中电子由右向左运动

可验证原子具不连续能量稳定态

题目答案

答案解析

分析：

通过甲乙之间电流的变化，得出电子速度的变化，得知能量的增加还是减小，从如图知道原子是吸收能量还是释放能量．通过电流、电压的起伏变化确定汞原子吸收电子能量是跃迁的，可证明原子具有不连续的能量稳定态．

解答：

A、电子的定向移动形成电流，甲乙之间的电流突然减小，说明电子的速度减小，其能量减小，能量被原子锁吸收．故A正确．

B、4.9eV的能量只对应汞原子低能级之间的一次跃迁，而不是电离能．故B错误．

C、从电路可知，电子从左右两个阴极向之间的阳极运动．故C错误．

D、从图可知，电流、电压是起伏变化的，即汞原子吸收电子能量是跃迁的，不是连续的．故D正确．

故选AD．

点评：

解决本题的关键能够读图分析，结合能级的跃迁知识进行分析求解．

3多选题

(多选)下列说法正确的是（　　）

普朗克在解释黑体辐射规律时引入了光量子概念，得到的公式与实验数据非常吻合

光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性

巴尔末公式描述的是氢原子从n＞2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光谱

中子和质子结合成氘核时需要吸收能量

夫兰克-赫兹实验直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”

题目答案

BCE

答案解析

分析：

普朗克引入了光量子概念，但公式与数据不太吻合；光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性；巴尔末公式要求n＞2开始；中子和质子结合成氘核要释放能量；赫兹实验直接证明能量量子化的结论，从而各项分析即可．

解答：

A、普朗克在解释黑体辐射规律时引入了光量子概念，但得到的公式与实验数据不太吻合，故A错误；

B、光电效应和康普顿效应说明了光具有粒子性，但没有否定波动性，故B正确；

C、巴尔末公式描述的是氢原子，是从n＞2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光谱，同时n取正整数，故C正确；

D、中子和质子结合成氘核时，因质量的亏损，则需要释放能量，故D错误；

E、赫兹实验直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，使能量量子化结论更具有正确性，故E正确；

故选：BCE

点评：

考查让学生认识能量量子化的理念，掌握巴尔末公式成立的条件，注意质量亏损的理解．

4单选题

下列说法中正确的是（　　）

爱因斯坦发现并正确地解释了光电效应

德布罗意提出假设实物粒子也具有波动性，康普顿效应证明了这一假设

英国物理学家汤姆孙发现了电子，且提出了原子的核式结构模型

光谱测量和弗兰克-赫兹实验证明了原子能量量子化

题目答案

答案解析

分析：

本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的爱因斯坦、卢瑟福等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献，是解答类似问题的关键．

解答：

解：A、爱因斯坦提出了光子说，第一次成功解释了光电效应现象；不是爱因斯坦发现了光电效应．故A错误；

B、德布罗意提出实物粒子也具有波动性，康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．故B错误；

C、汤姆孙发现电子，卢瑟福所做的a粒子散射实验证明原子具有核式结构；故C错误；

D、光谱测量和弗兰克-赫兹实验证明了原子能量量子化．故D正确．

故选：D

点评：

对于物理学上著名科学家、重要理论和经典学说要记牢，不要张冠李戴．

5单选题

德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究．如图(1)他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气．阴极发射出的电子受阴极K和栅极R之间的电压U_R加速，电子到达栅极R时，电场做功eU_R．此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压U_A．通过阳极的电流如图(2)所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大．但是到达一个特定的电压值U_R后．观察到电流突然减小．在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子．参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此到达不了阳极，阳极电流减小．eU_R即为基态气体原子的激发能．得到汞原子的各个能级比基态高以下能量值：4.88eV，6.68eV，8.78eV，10.32eV(此为汞原子的电离能)．若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后测量它的能量可能是（　　）

4.88eV或7.97eV

4.88eV或6.68eV

2.35eV或7.97eV

1.29eV或3.09eV或7.97eV

题目答案

答案解析

分析：

利用氢原子能级以及光子的发射和吸收等知识点进行求解

①原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量．

②原子在始末两个能级E_m和E_n(m＞n)间跃迁时发射光子的频率为ν，其大小可由下式决定：hυ=E_m-E_n．

③如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁．

④原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即：原子的能量E_n=E_Kn+E_Pn．轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小．

解答：

解：若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后，如果原子吸收其能量，将由低能级向高能级跃迁，

若吸收能量为4.88ev，则电子进入汞蒸气后测量它的能量△E=7.97-4.88=1.29ev；

若吸收能量为6.68ev，则电子进入汞蒸气后测量它的能量△E=7.97-6.68=3.09ev；

若未被吸收，则为7.97ev．

故能测量出进入汞蒸气后电子的能量，则测得的能量值可能为1.29eV或3.09eV或7.97eV，故D正确，ABC错误．

故选：D．

点评：

主要考查对氢原子能级以及能级跃迁等考点的理解，注意能级跃迁需要的能量不是连续性的，而是满足hυ=E_m-E_n．

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