- 氢原子的能级
- 共508题
选修模块3-5
（1）下列说法中正确的是______
A．天然放射现象的发现，说明了原子核是有内部结构的
B．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构
C．可以通过加热的方法改变原子核的半衰期
D．B衰变所释放的电子是原子核内的中字转化成质子和电子所产生的
（2）现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出______ 种的不同频率的光子．
（3）自由的中子的质量为m1，自由的质子的质量为m2，126C原 子核的质量为m3，真空中的光速为c，则126C原子核的比结合能为______．
正确答案
（1）A、天然放射现象的发现，说明了原子核是有内部结构的，故A正确；
B、α粒子散射实验说明原子的核式结构，电子是汤姆生发现，但是不能说明原子的核式结构，故B错误；
C、放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的温度无关．故C错误；
D、β衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，故D正确．
故选AD
（2）根据
（3）6个中子和6个质子结合成一个126C原子核，发生反应的质量亏损为：△m=6（m1+m2）-m3，释放的能量为：E=△mc2
所以126C原子核的比结合能为
故答案为：（1）AD；（2）6；（3）
原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁（在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞）。一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁（氢原子能级如图所示）？
正确答案
解：设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能△E被基态氢原子吸收
若△E=10.2 eV，则基态氢原子可由n=1跃迁到n=2
由动量守恒和能量守恒有：
mv0=2mv ①
解①②③得
因为△E=6.8 eV<10.2 eV．所以不能使基态氢原子发生跃迁
①以下说法正确的是______
A．当氢原子从n=4的状态跃迁到n=2的状态时，发射出光子
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关
D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子越稳定
②一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，到达最高点时速度为v，炮弹在最高点爆炸成两块，其中一块沿原轨道返回，质量为
（1）另一块爆炸后瞬时的速度大小；
（2）爆炸过程系统增加的机械能．
正确答案
①A、氢原子从高能级跃迁到低能级，能量减小，能发射出光子，故A正确；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故B错误；
C、放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，故C正确；
D、比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确．
故选ACD
②（1）爆炸后沿原轨道返回，则该炸弹速度大小为v，方向与原方向相反
爆炸过程动量守恒，
mv=-
解得v1=3v
（2）爆炸过程中重力势能没有改变，爆炸前系统总动能 Ek=
爆炸后系统总动能E′k=
系统增加的机械能△E=E′k-Ek=2mv2．
答：①ACD
②（1）另一块爆炸后瞬时的速度大小v1=3v
（2）爆炸过程系统增加的机械能是2mv2．
（1）氢原子的能级图如图所示，处于n=3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使某金属A产生光电效应，则下列说法正确的是______
A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到基态时放出的
B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到n=2激发态时放出的
C．若从n=4激发态跃迁到n=3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应
D．金属A逸出功一定大于1.89eV
（2）我国北方遭受了严重的冰雪灾害，很多公路路面结冰，交通运输受到了很大影响．某校一学习小组为了研究路面状况与物体滑行距离之间的关系，做了模拟实验．他们用底部贴有轮胎材料的小物块A、B分别在水泥面上和冰面上做实验，A的质量是B的4倍．使B静止，A在距B为L处，以一定的速度滑向B．实验结果如下：在水泥面上做实验时，A恰好未撞到B；在冰面上做实验时，A撞到B后又共同滑行了一段距离，测得该距离为
①A碰撞B前后的速度之比；
②要使A与B不发生碰撞，A、B间的距离至少是多大？
正确答案
（1）A、B，根据玻尔理论和产生光电效应的条件，处于n=3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，频率最低的光子是由n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子，这种光子不能使金属A发生光电效应．故A错误，B正确．
C、从n=4激发态跃迁到n=3激发态，所放出的光子频率比从n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子频率更低，不能使金属A发生光电效应．故C正确．
D、从n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子的能量E=
（2）①设A物块碰撞B物块前后的速度分别为v1和v2，碰撞过程中动量守恒．则得
mAv1=（mA+mB）v2，得到v1：v2=5：4
②设A、B恰好不碰撞时，物块A的初速度为v0，A的质量为4m，轮胎与冰面的动摩擦因数为μ，A与B碰撞前，根据动能定理得
-μ•4mgL=
碰后两物块共同滑行过程，由动能定理得
-μ（4m+m）g•
将v1：v2=5：4代入，解得
设在冰面上A物块距离B物块为L′时，AB不相碰
则有4μmgL′=
解得：L′=1.5L
答：（1）BCD
（2）①A碰撞B前后的速度之比为5：4．
②要使A与B不发生碰撞，A、B间的距离至少为1.5L．
有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收．从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．如欲碰后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？己知氢原子的基态能量为E1 （E1＜0）．
正确答案
两个氢原子碰撞过程动量守恒，当两个氢原子发生完全非弹性碰撞时，损失动能最大，根据动量守恒定律，有：
mv0=2mv
解得：v=
减小的动能为：△E=
根据题意，减小的动能完全转化为氢原子的激发态的能量，故有：
△E=E2-E1=-
解得：v0=
答：速度v0至少需要为
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