第3講原子與原子核氫原子光譜

1、第3講原子與原子核氫原子光譜一、選擇題1. 如圖所示為盧瑟福做 a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C D四個(gè)位置時(shí),下列關(guān)于觀察到的現(xiàn)象的說法中,正確的是 （）A. 放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B. 放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)和A位置時(shí)一樣多C. 放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光D. 放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少2. （2016 南京、鹽城一模）如圖所示，某原子的三個(gè)能級(jí)的能量分別為曰、E2和E3.a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光，下列說法中正確的是（）A. El>E2>E3B.

2、（E3-E2）>（E2-El）C. b光的波長最長D. c光的頻率最高3. 放射性元素Rn經(jīng)a衰變變成釙Po,半衰期約為3.8天;但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是（）A. 目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B. 在地球形成初期，地殼中的元素 Rn的含量足夠多C. 當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后Po的增加會(huì)減慢Rn的衰變進(jìn)程D. Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期4. （2016 常州一模）下列說法中正確的是 （）A. 某放射性原子核經(jīng)兩次a衰變和一次B衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少3個(gè)B. 玻爾理論可以成

3、功解釋氫原子的光譜現(xiàn)象C. 氫原子的核外電子從半徑較大的軌道躍遷到半徑較小的軌道時(shí)，原子的能量增大D. 放射性元素發(fā)生 B衰變,新核的化學(xué)性質(zhì)不變5. 下列說法中正確的是（）A. y射線是原子受激發(fā)后向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的B. 在穩(wěn)定的重原子核中，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C. 核反應(yīng)過程中如果核子的平均質(zhì)量減小，則要吸收核能D. 診斷甲狀腺疾病時(shí)，注入放射性同位素碘131作為示蹤原子6. （2016 揚(yáng)州一模）關(guān)于原子和原子核，下列說法中正確的有（）A. a粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B. 原子核外電子吸收能量脫離原子核束縛形成B射線C. 兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子的質(zhì)量

4、之和等于He原子核的質(zhì)量D. 氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子7. 關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法中正確的是（）A. 原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B. 一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C. 比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定D. 自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能& （2014 金陵中學(xué)）如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光.下列說法中正確的是 （）”£7 亡 V5 ： -0.544 -0.85d L5

5、I13.60A. 這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光B. 由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小C. 由n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)的過程中，原子的能量在增加D. 用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)二、填空題9.一個(gè)鈾核U）放出一個(gè) a粒子后衰變成釷核 Th）,其衰變方程為 ；已知靜止的鈾核、釷核和a粒子的質(zhì)量分別為 mj、m2和m3,真空中的光速為c，上述衰變過程中釋放出的核能為.10. （2015 泰州二模）氫原子的能級(jí)如圖所示，原子從能級(jí) n=4向n=2躍遷所放出的光子正好 使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，該金屬的逸出功是 eV.從能

6、級(jí)n=4向n=1躍遷所放出的光子照射該金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能是 eV.n尿V Q4-*.853 4.312 34011 . (2016 南京三模)根據(jù)玻爾理論，某種原子處于激發(fā)態(tài)的能量與軌道量子數(shù)n的關(guān)系為Ei=Ei (Ei表示處于基態(tài)原子的能量，具體數(shù)值未知).一群處于n=4能級(jí)的原子，向低能級(jí)躍遷時(shí) 發(fā)出幾種光，其中只有兩種頻率的光能使極限波長為；0的某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，這兩種光的頻率中較低的為V用頻率為V的光照射該金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能 為；該原子處于基態(tài)的原子能量E-)為.已知普朗克常量為h，真空中的光速為c.12. 輕核聚變比重核裂變能夠釋放更多的能量，若實(shí)現(xiàn)受控核聚

7、變，且穩(wěn)定地輸出聚變能，人類將不再有“能源危機(jī)”.一個(gè)氘核H)和一個(gè)氚核H)聚變成一個(gè)新核并放出一個(gè)中子n).(1) 完成上述核聚變方程 HHn.(2) 已知上述核聚變中質(zhì)量虧損為如，真空中光速為c，則該核反應(yīng)中所釋放的能量為.三、計(jì)算題13. (2016 蘇錫常鎮(zhèn)二模 Co發(fā)生一次B衰變后變?yōu)镹i核，在該衰變過程中還發(fā)出頻率為v和v的兩個(gè)光子，試寫出衰變方程式，并求出該核反應(yīng)因釋放光子而造成的質(zhì)量虧損14. 某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體氡，氡可以發(fā)生a或B衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并大量放出射線，從而危害人體健康.原來靜 止的質(zhì)量為M的氡核R

8、n)發(fā)生一次a衰變生成新核釙(Po).已知衰變后的a粒子的質(zhì)量為m、 電荷量為q、速度為V,并假設(shè)衰變過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為a粒子和新核的動(dòng)能.(注:涉及動(dòng)量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì))(1) 寫出衰變方程.(2) 求出衰變過程中的質(zhì)量虧損第3講 原子與原子核氫原子光譜1. AD【解析】a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是，絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方 向前進(jìn)，少數(shù)a粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)a粒子被反彈回來.因此，熒光屏和顯微鏡一起分 別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)分別為絕大多數(shù)、 少數(shù)、少數(shù)、極少數(shù)，故A、D正確.2. D【解析】能級(jí)越高，能量

9、越大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;第1、2能級(jí)間的能級(jí)差大于第 2、3能級(jí)間的 能級(jí)差,B項(xiàng)錯(cuò)誤 根據(jù)ZE=hv冷得出能級(jí)差越小，波長越長,C項(xiàng)錯(cuò)誤；能級(jí)差越大 瀕率越高，D項(xiàng)正確3. A【解析】因?yàn)榉派湫栽?Rn的半衰期比較短，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，主要來自其他放射性元素的衰變故A正確,B錯(cuò)誤;半衰期的大小與溫度、壓力無關(guān),由原子核內(nèi)部因素決定,故C、D錯(cuò)誤.4. AB【解析】一次a衰變,質(zhì)子數(shù)減少兩個(gè)，一次B衰變，質(zhì)子數(shù)增加一個(gè),A項(xiàng)正確；玻爾理論可以解釋氫及類氫原子的光譜現(xiàn)象,B項(xiàng)正確；核外電子從高軌道向低軌道躍遷，釋放光子，原子的能量變小,C項(xiàng)錯(cuò)誤；衰變屬于原子核內(nèi)的反應(yīng)，與

10、核外電子無關(guān)，新核的化學(xué)性質(zhì)不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤.5. D【解析】丫射線是原子核受激發(fā)后向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的,A項(xiàng)錯(cuò)誤；在穩(wěn)定的重原子核中，中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多,B項(xiàng)錯(cuò)誤；核反應(yīng)中核子的平均質(zhì)量減小 ，說明有質(zhì)量虧損，則要釋放 核能,C項(xiàng)錯(cuò)誤.6. AD【解析】a粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了核式結(jié)構(gòu)模型,A項(xiàng)正確；原子核受激發(fā)才會(huì)產(chǎn)生3射線,B項(xiàng)錯(cuò)誤；兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成原子核有質(zhì)量虧損,C項(xiàng)錯(cuò)誤；氫原子躍遷時(shí)發(fā)出光子的能量只能是能級(jí)的差值,D項(xiàng)正確.7. AB【解析】 由原子核的結(jié)合能定義可知原子核分解成自由核子時(shí)所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，A正確；重原子核的核子平均質(zhì)量大于輕原子核的平均質(zhì)量，因此原子

11、核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于衰變前的結(jié)合能,B正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,C錯(cuò)誤；自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，D錯(cuò)誤.& AD【解析】大量的氫原子處于 n=4的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出=6種不同頻率的光，故A正確；由躍遷假設(shè)h v =E-En知n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小，故B錯(cuò) 誤;n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)過程原子能量在減少，故C錯(cuò)誤；n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射光 子的能量為10.2eV,能使逸出功為6.34eV的金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確.29. UThHe (mi-m2-m3)c【解析】 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守

12、恒寫衰變方程，注意用箭頭聯(lián)系反應(yīng)前后.根據(jù)質(zhì)能方程有AE=Am c2=(m1-m2-m3)c2,由于衰變前質(zhì)量大于衰變后的質(zhì)量，故不能寫成(m2+m3-m1)E.10.2.5510.2【解析】原子從第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí),輻射光子的能量為 E4-E2=2.55 eV,則金屬的逸出功 Wo=2.55 eV.原子從第4能級(jí)躍遷到第1能級(jí)，輻射光子的能量為 曰-日=12.75 eV,根據(jù)光電效應(yīng) 方程得出光電子的最大初動(dòng)能 樂h vWo=12.75 eV-2.55 eV=10.2 eV.11 . h vh -【解析】 根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek=h vWo=h vh;處于第4能級(jí)的原子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出4種光,其中從第4能級(jí)和第3能級(jí)的原子向基態(tài)躍遷發(fā)出光子的能量大于另外兩種光子，這兩種中頻率較低的光是從第3能級(jí)向基態(tài)躍遷的，對(duì)應(yīng)光子的能量為-E<)=-=h v得出E-i=-.212. (1) He (2) Amc2【解析】(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，該原子核的電荷數(shù)為 2,質(zhì)量數(shù)為4,為氦核,即He.(2)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方