作业(十三) 原子结构与原子核-2024年高二物理暑假作业（人教版）

[每日格言]凡事要三思，但比三思更重要的是三思而行。 高二物理 作业（十三） 今 月 星期 原子结构与原子核 台 天气 1考点突破 知识点二 玻尔原子理论的理解 1.轨道量子化 知识点一 原子的核式结构模型与原子 (1)轨道半径只是一些不连续的、某些分立 核的组成 的数值。 1.原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的 (2)氢原子中电子轨道的最小半径为1= 对比 0.053nm,其余轨道半径满足rn=nr1,式 核式结构模型 枣糕模型 中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取 原子内部是非常空旷的，正 原子是充满了正 正整数。 电荷集中在一个很小的核里 电荷的球体 2.能量量子化 电子均匀嵌在原 (1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速 电子绕核高速旋转 子球体内 运动，但它并不释放能量，原子是稳定的， 2.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核 这样的状态称之为定态。 外的电子数相等，非常接近原子序数。 (2)由于原子的可能状态（定态）是不连续 3.原子核的组成：原子核由质子和中子组成， 的，具有的能量也是不连续的。这样的能 原子核的电荷数等于原子核的质子数。 量值称为能级，能量最低的状态称为基态， 4.原子核的大小：原子的半径数量级为100m, 其他的状态叫作激发态。 原子核半径的数量级为105m,原子核的 3.跃迁：原子从一种定态（设能量为E.)跃迁 半径只相当于原子半径的十万分之一，体 到另一种定态（设能量为E)时，它辐射 积只相当于原子体积的105。 (或吸收)一定频率的光子，光子的能量 ■跟踪训练 这两种定态的能量差决定，高能级Em 1.(多选)根据卢瑟福的原子的核式结构理论， 下列对原子结构的认识，正确的是( ) 发射光子w=E。一E低能级E.… 吸收光子m=E。-E。 A.原子中绝大部分是空的，原子核很小 可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道， B.电子在核外运动，库仑力提供向心力 不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而 C.原子的全部正电荷都集中在原子核里 是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上。 D.原子核的直径大约为101°m 玻尔将这种现象叫作电子的跃迁。 2.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的 内容，下列叙述正确的是 ( ■跟踪训练 A.原子是一个质量分布均匀的球体 3.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁 B.原子的质量几乎全部集中在原子核内 到距核较远的轨道的过程中 () C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一 A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原 个很小的核内 子的电势能增大 D.原子半径的数量级是10-0m,原子核 B.原子要放出光子，电子的动能减小，原 半径的数量级是10-15m 子的电势能减小 47 署假作业如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。 [每日格言] C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原 的平方与其质量之积，这里所说的总能量， 子的电势能减小 不是单指物体的动能、核能或其他哪一种 D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原 能量，而是物体所具有的各种能量的总和。 子的电势能增大 (2)根据质能方程，物体的总能量与其质量 4.(多选)光子的发射和吸收过程是() 成正比。物体质量增加，则总能量随之增 A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子， 加：质量减少，总能量也随之减少，这时质 放出光子的能量等于原子在始、末两个 能方程也写作△E=△mc2。 能级的能量差 5.核能的来源：裂变和聚变。 B.原子不能从低能级向高能级跃迁 ■跟踪训练 C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能 5.9Po的衰变方程为9Po→gPb十He, 级，放出光子后从较高能级跃迁到较低 其衰变曲线如图所示，x为半衰期，则 能级 D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸 收的光子或放出的光子的能量都等于 始、末两个能级的能量差 知识点三原子核 1.原子核（符号X) 0 大小：很小，半径的数量级为105~104m A.9Po发生的是B衰变 质子：电荷量e=+1.6×10-1”C B.Po发生的是Y衰变 原 质量m,=1.672621898×102kg 组成 C.k=3 核 中子：电荷量为0 D.k=4 质量m.=1.674927471×10”kg 6.(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众 同位素：质子数相同、中子数不同的原子核 多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴， 2.衰变种类 其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远 (1)a衰变：2X→2-2Y+2He 镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。 (2)3衰变：2X→zY+-8e 由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟 (3)Y射线经常是伴随a衰变和B衰变产 内释放的能量量级为108J。假设释放的 生的。 能量来自物质质量的减少，则每秒钟平均 3.半衰期公式：N=N(》 m=m(）》 减少的质量量级为（光速为3×105m/s) 式中N原、m。表示衰变前的原子数和质 量，N余、m金表示衰变后的尚未发生衰变 A.1019kg B.1024kg 的原子数和质量，t表示衰变时间，x表示 C.102 kg D.1034kg 半衰期。 4.质能方程E=mc2 2综合训练 (1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定 1.物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建 的能量相联系的。具体地说，一定质量的 立在对事实观察的基础上。下列说法正确 物体所具有的总能量是一定的，等于光速 的是 48 [每日格言]理想是人生道路上的航标灯，设有理想，你的道路将是一片黑暗。 高二物理 A.天然放射现象说明原子核内部是有结 5.如图所示，一个原子核X经图中所示的一 构的 系列α、3衰变后，生成稳定的原子核Y,在 B.电子的发现使人们认识到原子具有核 此过程中放射出电子的总个数为( 式结构 巾子 146 C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量 142 子化的 D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道 138 是不连续的 134 2.(2023·信阳一模)下列对氢原子光谱实验 130 规律的认识正确的是 ( 126 A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢 122 原子只能产生一种波长的光 808488 92质了数 B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连 A.6 B.8 续的谱线 C.10 D.14 C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连 6.(多选)原子核A发生一次α衰变后变为 续的谱线 原子核X,原子核B发生一次B衰变后变 D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放 为原子核Y,已知原子核A和原子核B的 电管放电强弱有关 中子数相同，则两个生成核X和Y的中子 3.(2024·常州摸底)根据玻尔理论，下列关 数以及a、b、c、d的关系可能是 () 于氢原子的论述正确的是 A.X的中子数比Y少1 A.若氢原子由能量为E,的定态向低能级 B.X的中子数比Y少3 E,跃迁，则氢原子要辐射的光子能量 C.如果a一d=2,则b一c=3 为hv=E,一E D.如果a一d=2,则b一c=1 B.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动 7.(2024·南通检测)有关放射性同位素P 的频率为，则其发光的频率也是y 的下列说法，正确的是 C.一个氢原子中的电子从一个半径为r A.和P与X互为同位素 的轨道直接跃迁到另一半径为r。的轨 B.P与X有相同的化学性质 道，则此过程原子要辐射某一频率的 C.将P制成化合物后它的半衰期变长 光子 D.含有P的磷肥释放正电子，可用作示 D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能 踪原子，观察磷肥对植物的影响 级跃迁 8.科学家发现银河系中存在大量的放射性同 4.(2024·东营检测)用频率为的光照射大 位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其 量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中 衰变方程为Al→Mg十Y,下列说法 仅能观测到频率分别为、2、的三条谱 正确的是 线，且a>2>1,则 ( ) A.Y是氨核 A.0< B.3=2十1 B.Y是质子 C.%=1十2十3 D.1=1+1 C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半 D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变 49 署假作业任何的限制，都是从自己的内心开始的。忘掉失败，不过要牢记失败中的教训。 [每日格言] 9.将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使 10.镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氢 其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成 核Rn,已知镭核Ra质量为226.0254u, 为自由电子，已知氢原子处于基态时，原子 氢核Rn质量为222.0163u,放出粒子 的能量为E,=一13.6eV。若要使处于 的质量为4.0026u,已知1u的质量相当 =2激发态的氢原子电离，至少要用多大 于931.5MeV的能量。 频率的电磁波照射该氢原子？ (1)写出核反应方程： (2)求镭核衰变放出的能量： (3)若镭核衰变前静止，且衰变放出的能 量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求 放出粒子的动能。 ▣ 自眼微信扫码 ●错题一键拍 ◆基础大巩因 ◆知识抢先学 50署假作业坚强的信念能赢得强者的心，并使他们变得更坚强。 [每日格言] 4.C爱因斯坦光电效应方程Em=hv一W中的W表示 从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力 所以E=号。由此式可知：电子离核越远，即r越大 做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的 时，电子的动能越小，故A、C错误：即r变大时，库仑力 最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大 对核外电子做负功，因此电势能增大，D正确。 的，其他光电子的初动能都小于这个值，故A,B错误 4.CD 若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子 5.C由衰变方程可知，9Po发生的是a衰变，故A、B 逸出，可理解为遥出的光电子的最大初动能是0，因此 有W=ho,C正确；由Ekm=hv一W可知Ekm和v之间 是一次函数关系，但不是成正比关系，D错误。 错误：根据公式△m=m(兮)广，代入题图数据可得 5.C入射光的强度取决于入射光子数和入射光的频率， 名m=m。·(侵)广，解得6=3，故D错误，C正确。 入射光的频率保持不变，强度减弱，单位时间入射光子 数将减少，但光子的能量不变，可见仍能发生光电效 6.C根据质能方程E=m2可知，则每秒钟平均减少的 应，发生光电效应时，光电子的产生几乎都是醉时的， E 1048 质量为△m 与入射光强度无关，故A,D错误：根据爱因斯坦光电 60260X(3X1092kg=1,85X1029kg, 效应方程，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率 则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg,故选C。 有关，跟入射光的强度无关，B错误；由于逸出电子与 [综合训练 入射光子是一对一的关系，当光的强度减弱时，单位时 A 间入射光子数减少，因此单位的时间内途出的光电子 2.B氢原子光谱是线状光谱，是一系列波长不连续的 数也将减少，C正确。 分立的特征谱线，并不是只含一种波的光，也不是亮度 不连续的谱线，B正确，A、C错误：氢原子光谱是氢原 B由eU=王m产三hw一W可知y两>v甲=z,甲 子的特征语线，只要是氢原子发出的光的光谱均相同， A乙>入两，所以A、D错误，B正确。由于h物=W,所以 与放电管的放电强弱无关，D错误 C错误， 3.A原子由能量为E,的定态向低能级跃迁时，辐射的 7.BD由于紫光的频率比蓝光的频率高，固此用紫光照 光子能量等于两能级的能量差，故A正确：电子沿某一 射时，电流计一定有示数，A错误；由于不知阴极K的 轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B 截止频率，所以用黄光照射时，也可能发生光电效应， 错误：电子只有由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道， 因此电流计可能有示数，B正确：当滑片向左移动时， 能级降低，才能辐射某一频率的光子，故C错误；原子 UAK减小，即使UAK=O,电流表中也可能有电流通过， 吸收光子后能量增加，能级升高，故D错误 C错误：当滑片向右端滑动时，UAK增大，阳极A吸收 4.B大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是 从n一3能级向低能级跃迁，根据能量守恒定律有h均 光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到 达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前， =h2十h叫，解得g=2十1，选项B正确。 5.A由题图分析可知，核反应方程为器X →288Y+ 电流已经达到饱和电流，那么即使增大UK·光电流也 不会增大，D正确 aHe十b一e。设经过a次a衰变，b次B衰变，由电荷 8.AC该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数 数与质量数守恒可得238=206+4a:92=82+2a一b, 大于或等于0.7V时，电流表示数为0，可知光电子的 解得a=8,b=6,故放出6个电子。故选A。 最大初动能为0.7eV,根据光电效应方程Ek=h 6.AC原子核发生一次Q衰变，其质子数和中子数都减 Wo,得W。=l.8eV,故A、C正确：开关K断开后，在 少2，发生一次B衰变，其质子数增加1，而中子数减少1， 光子能量为2.5eV的光照射下，光电管发生了光电效 由A、B中子数相同可得a十4-(b+2)=d-(c一1)， 即a一b十2=d一c+1,故A、C正确，B、D错误。 应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误； 1.5eV的光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电 7.D同位素应具有相同的质子数，碧P和？X不是同位 效应，无光电流，故D错误。 素，不具有相同的化学性质，A、B错误：元素的半衰期 与其所处的状态无关，C错误：放射性同住素可作为示 9.解析光子能量=w,动量p=无，且v=元，得p一 踪原子，D正确。 8.C根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应 三，则pA·pB=2:1,A照射时，光电子的最大初动能 是AI·Mg十e,即Y是正电子，选项A、B错误： EA=eA一Wo,同理EB=eB一W。又eA=2eB,解得 因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝 26衰变一半：再过144万年，即两个半衰期，现有的铝 W。=EA-2EB。 26衰变四分之三，选项C正确，D错误。 答案2：1EA一2EB 10.解析设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子 9.解析n=2时，E2=-13,6eV=-3.4eV 22 的最大初动能为E,阴极材料逸出功为W。。当反向 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电 电压达到U=0,60V以后，具有最大初动能的电子达 子跃迁到n=o的轨道，n=o时，E∞=0。 不到阳极，因此eU=E,且光电效应方程Ek=hv 所以要使处于一2激发态的原子电离，电离能为 W。,由以上二式得E=0.6eV,W。=1.9eV。 答案(1)0.6eV(2)1.9eV △E=Ea-E2=3.4eV 作业（十三）原子结构与原子核 =4E=3.4X1.6X10 -Hz≈8.21X1014Hz h 考点突破]—一跟踪训练 6.63×10-34 1.ABC卢瑟福《粒子散射实验的结果否定了关于原子 答案8.21×1014Hz 10.解析(1)核反应（衰变）方程为 结构的汤姆孙模型，提出了关于原子的核式结构学说， Ra→2Rn+He. 并估算出原子核半径的数量级为1015m,原子半径的 (2)镭核衰变放出的能量为△E-(226.0254一4.0026 教量级为10-10m,原子半径是原子核半径的十万倍， 222.0163)×931.5MeV=6.05MeV 所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由 (3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得 于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、 nRnURn一l。Ua=0 C正确，D错误 又根据衰变放出的能量转变为氣核和α粒子的动能， 2.BD 3.D根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道 则△E= 2mRmm十2ma。2,联立以上两式可得 上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才 能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错 E。=2ma,2 mRmX△E≈5.94MeV,则放出 nRn十n。 误：氢原予核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子 粒子的动能为5.94MeV。 的库仑力提供向心力，即k兰-m号，又民=受m, 答案(1)Ra→2器Rn十He (2)6.05MeV(3)5.94MeV 62