鲁科版选修3-5 2.2原子的核式结构模型 达标作业（解析版)

2.2原子的核式结构模型
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是（ ）
A．对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应
B．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
C．微波和声波一样都只能在介质中传播
D．氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变
2．下列说法正确的是
A．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知，氢原子的电势能减少，核外电子的运动的加速度增大，动能减小，原子能量减少
B．在衰变中会伴随着射线的产生，衰变方程为，其中射线是镤原子核放出的
C．是衰变方程
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了原子核式结构模型
3．如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )

A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
4．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是(　　)
A． B．
C． D．
5．以下关于近代物理的叙述中，正确的是
A．β射线是电子流，是原子的外层电子受激发而辐射产生的
B．放射性元素的半衰期与外界的温度、压强、是否是化合态都有关
C．一群处于量子数为4能级的原子向各较低能级跃时可释放6种不同频率的光子
D．中子与质子结合成氘核时吸收能量
6．卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。能大致反映粒子散射特点的是图（ ）
A． B． C． D．
7．用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是 (　　)
A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
8．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，

A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
9．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光。a光和b光的波长分別为和，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和，则:
A．
B．
C．a光的光子能量为2.86eV
D．b光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV
10．图示为氢原子的能级图，氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级，辐射出的是可见光光子(能量在1.63eV～3.10eV)，则下列说法正确的是
A．玻尔认为，电子在定态轨道上运动，不会发生电磁辐射
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级辐射的光子是可见光光子
C．能量为10.2eV的光子能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级
D．使n=2能级的氢原子电离，需要放出的光子的能量至少为3.4eV
11．氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝3向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应，求:
①该金属的逸出功
②原子从能级n＝2向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能
12．氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg)
（1）原子系统具有的能量；
（2）电子在轨道上运动的动能；
（3）电子具有的电势能；
（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？
13．电子的发现，说明______________是可分的；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了 _________模型。
14．卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响，这是因为α粒子的质量___________（选填“小于”、“等于”、“远大于”）电子的质量，α粒子与电子之间的相互作用对α粒子运动轨迹的影响_________________。
参考答案
1．A
【解析】
根据光电效应的规律，对于某种金属，无论入射光多强，只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应，选项A正确； 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，总能量减小，选项B错误；微波是电磁波，电磁波可以在介质传播，也可以在真空中传播，而声波是机械波，故机械波只能在介质中传播．故C错误．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量的原子核不适用，故D错误．故选A.
2．B
【解析】
根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动半径减小，加速度增大，动能变大，故A错误；γ射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的，故B正确；是原子核的人工转变方程，选项C错误；卢瑟福通过对α粒子散射试验的研究提出了原子核式结构模型，选项D错误；故选B.
3．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，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3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
4．B
【解析】
【详解】
处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
5．C
【解析】
【详解】
A.β射线是电子流，是从原子核内一个中子转化成一个质子而来的，故A项与题意不相符；
B.半衰期是元素本身的性质，与外界所有条件无关，故B项与题意不相符；
C.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，依据，能辐射出6种不同频率的光，故C项与题意相符；
D. 中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，释放能量，故D项与题意不相符。
6．B
【解析】
【详解】
根据α粒子散射实验，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型；他认为：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，原子中的大部分空间都是空的，所以大多数的α粒子都能穿过原子的空间，只有少数运动轨迹靠近原子核的α粒子，才出现较大角度的偏转。由此，结合α粒子散射实验的特点可知，AD错误；C选项的α粒子都没有穿过原子核而发生偏转，与题意不符，C错误，B选项符合题意。
7．CD
【解析】
【详解】
A.增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误；
B.a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误；
C.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确；
D.氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确．
8．BCD
【解析】
【详解】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
9．CD
【解析】
【详解】
AC、氢原子中的电子从n=5跃迁到n=2产生的a光，,氢原子中的电子从n=4跃迁到n=2产生的b光, ,能量越高频率越大，波长越小，则，选项C正确，A错误；
BD、由光电效应方程有频率越高的越大，即，,则B错误、D正确
点睛：电子跃迁释放的能量等于两个能级的能量差值，并结合光电效应方程求遏制电压的大小
10．AC
【解析】
【详解】
A.玻尔认为，电子在一系列定态轨道上运动，不会发生电磁辐射，选项A正确；
B.氢原子从n= 4能级跃迁到n=3能级辐射的光子的能量
能量不在可见光能量范围内，不是可见光子，选项B错误；
C.使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，入射光子的能量
选项C正确；
D.使n=2能级的氢原子电离，需要吸收的光子的能量至少为
选项D错误。
11．① ②
【解析】
【详解】
①逸出功：
；
②光子能量：
；
最大初动能：
12．（1）（2）0.85eV（3）-1.7eV（4）0.66eV
【解析】
（1）
（2）
所以动能
（3）由于
所以电势能
（4）最多有六种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，所辐射的光子能量为：
本题考查的是对氢原子光谱能级及跃迁辐射的理解，根据玻尔氢原子理论和能级关系计算出氢原子处于n=4激发态时具有的能量；根据电子轨道特点计算出其动能；根据总能量等于势能加动能得到电势能；根据跃迁方式得到光子能量；
13．原子 原子核式结构
【解析】
【详解】
汤姆生发现电子，说明原子是可以再分的，发现了电子之后，汤姆生提出了原子的枣糕模型，卢瑟福通过α粒子散射实验的实验结果，推翻了汤姆生的枣糕模型，提出卢瑟福的原子核式结构。
14．远大于 可忽略不计（意思相近的回答均可）
【解析】
【详解】
卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响，这是因为α粒子的质量远大于电子的质量，α粒子与电子之间的相互作用对α粒子运动轨迹的影响可忽略不计。