原子物理试题.docx

原子物理一、单选题(本大题共21小题，共84.0分)1.不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能E k随入射光频率变化的E k-图象已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个坐标中，以实线表示钨、虚线表示锌，则下图中能正确反映这一过程的是() A.B.C.D.2.“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239( Pu)，这种钚239可由铀239( U)经过n次衰变而产生，则n为() A.2B.239C.145D.923.红宝石激光器发射的激光是一道道不连续的闪光(称为光脉冲)，其发射功率P与时间t的关系如图所示，设激光器的平均发射功率 ，激光波长=6.9310 -7m，普朗克常量h=6.6310 -34Js则一个光脉中含有光子数约为() A.1.010 20个B.1010 29个C.3.410 19个D.3.410 284.以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是() A.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B.质子和中子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量C.有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期D.氢原子的核外电子由较高能级迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小5.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有() A.是核聚变反应B.是衰变C.是核裂变反应D.是衰变6.设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为E、频率为的光子则氢原子() A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC.由n=2的状态向n=3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ED.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于7.甲、乙两单色光分别通过一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为x，若x 甲x 乙，则下列说法正确的是() A.甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B.真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C.甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D.在同一均匀介质甲光的传播速度大于乙光8.在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示该装置中探测器接收到的是（） A.X射线B.射线C.射线D.射线9.用图示装置研究光电效应现象，光阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零为了产生光电流，可采取的措施是() A.增大入射光的强度B.增大入射光的频率C.把P向a移动D.把P从c向b移动10.下列说法中正确的是() A.爱因斯坦发现光电效应现象并成功地解释了光电效应现象B.德布罗意提出实物粒子运动时也具有波动性，光电效应证明了这一假设C.玻尔的定态理论和跃迁理论，很好地解释了所有原子光谱的实验规律D.放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少111.北京时间201 1年3月11日13时46分，在日本福岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为 I Xet+Y根据有关放射性知识，下列说法正确的是() A.Y粒子为粒子B.的半衰期大约是8天，则若取4个碘原子核，经16天就一定剩下1个碘原子核了C.生成的 处于激发态，还会放射射线射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.中有53个质子和131个中子12.下列说法正确的是() A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D.电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的13.用波长为2.010 7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.710 19 J由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量 h6.6310 34 Js，光速 c3.010 8 m/s，结果取两位有效数字)() A.5.51014 HzB.7.91014 HzC.9.81014 HzD.1.21015 Hz15.下列说法中错误的是 （ ） A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 B.铀核裂变的核反应是 C.质子、中子、a粒子的质量分别为m1，m2，m3，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是(2m1+2m2m3)c2D.原子从 a能级状态跃迁到 b能级状态时发射波长为 1的光子；原子从 b能级状态跃迁到 c能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2，那么原子从 a能级状态跃迁到 c能级状态时将要吸收波长为 的光子16.现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 () A.2200B.2000C.1200D.240017.“约索夫森结”由超导体和绝缘体制成若在“结”两端加上恒定电压U，则它会辐射频率为 的电磁波，且 与U成正比，即=kU已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中推断出比例系数k的可能值，则这个可能值为() A.B.C.2heD.he19.过量的放射线会对人体产生伤害，需要加以防范，下列做法中能防范放射线伤害的是() A.把放射性物质放在高温的环境里B.把放射性物质放在干燥的环境里C.把放射性物质密封在铝盒内D.把放射性物质密封在铅罐内20.核电站泄漏的污染物中含有人工核素碘131等，碘131(即 I)核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天，则下列说法中正确的是() A.碘131的半衰期随气温升高而逐渐减小B.核电站中的核反应堆所发生的是轻核聚变反应C.经过8天后，30个放射性碘131衰变的个数一定是15个D.碘131核的衰变方程为 I X+ e(X表示衰变后的元素)21.下列五幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是 () A.甲：原子是由原子核和核外电子组成，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成B.图乙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子C.图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能D.图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一E.图戊：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的二、多选题(本大题共20小题，共80.0分)22.（多选）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有（） A.是核聚变反应B.是衰变C.是核裂变反应D.是衰变23.（双选）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有() A. 是衰变B. 是衰变C. 是轻核聚变D. 2 是重核裂变24.放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射性同位素的应用说法正确的是（） A.给人注射碘的放射性同位素碘131，有助于诊断甲状腺的疾病B.利用射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，从而培育出新的优良品种C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D.用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害25.有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出、射线，下列说法正确的是（） A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的C.射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核26.下列属于原子核裂变链式反应的是（） A.原子弹爆炸B.氢弹爆炸C.核电站发电D.太阳能辐射27.下列说法中正确的是 A.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是 粒子，这就是 衰变的实质B.铀核（ ）衰变成 粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能C.实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加28.如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率的关系图象。由图象可知（） A.该金属的截止频率等于 0B.该金属的逸出功等于h 0C.入射光的频率为2 0时，产生的光电子的最大初动能为ED.入射光的频率为 0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/229.氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。由此可推知,氢原子( ) A.从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光30.如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠下列说法正确的是（） A.这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最长B.这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C.能发生光电效应的光有三种D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV31.关于原子与原子核，下列说法正确的有 A.卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征B.玻尔的氢原子模型，成功引入了量子化假说C.元素的放射性不受化学形态影响，说明射线来自原子核，且原子核内部是有结构的D.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定32.（不定项选择）用同一光电管研究 a、 b两种单色光产生的光电效应，得到光电流 I与光电管两极间所加电压 U的关系如图则这两种光() A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大33.（不定项）氢原子的部分能级如图所示，大量的激发态的氢原子从 n4能级直接跃迁到 n2能级，辐射的光记为 a光，从 n3能级跃迁到 n2能级，辐射的光记为 b光，下列说法正确的是 （ ） A.在真空中，a光的波长小于b光的波长B.从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角较小C.用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大D.用a光照射某金属，不能发生光电效应，用b光照射有可能发生光电效应34.（双选）氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是 m 1、 m 2、 m 3和 m 4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是 A.核反应方程式为 H H He nB.这是一个裂变反应C.核反应过程中的质量亏损mm1m2m3D.核反应过程中释放的核能E(m1m2m3m4)c235.下列关于近代物理知识的说法正确的是() A.发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个 B.射线是原子核外的电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力 C.含有l0个原子核的放射性元素，经过一个半衰期，一定有5个原子核发生衰变 D.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大36.（不定项）下列核反应方程及其表述完全正确的是 （ ） A.是聚变反应B.是人工转变C.是裂变反应D.是裂变反应37.（不定项）用中子轰击铝27，其核反应方程：（1） ； 具有放射性，其核反应方程：（2） 则 （ ） A.X是 B.Y是 C.（1）是a衰变D.（2）是衰变38.（双选）铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是 .下列说法正确的有() A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响39.下列说法中正确的是 (填正确答案标号。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)。 A.衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变 C.一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子 D.卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型 E.按照玻尔理论，氦原子核外电子从半径较小的轨道跳跃到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的总能量增大40.（多选）下列四幅图的有关说法中，正确的是_ A.若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB.射线甲是 粒子流，具有很强的穿透能力C.在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D.链式反应属于重核的裂变41.（多选）下列说法中正确的是_。 A.光电效应现象揭示了光具有粒子性B.汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型C.贝克勒耳发现天然放射现象说明原子核是由质子和中子组成的D.射线是高速电子流，射线是电磁波，且射线穿透本领比射线强三、计算题(本大题共20小题，共200.0分)42.纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果一台功率为10W氩激光器，能发出波长=500nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要210-3J的能量，则每次“点焊”视网膜的时间是多少？在这段时间内发出的激光光子的数量是多少？ 43.从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量他通过如图1所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c与入射光频率v，作出如图2所示的U c-v的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性图中频率v 1、v 2、遏止电压U C1、U C2及电子的电荷量e均为已知，求： (1)普朗克常量h； (2)该金属的截止频率v 0 44.（选修35） (1)2011年3月11日，日本当地时间14时46分，日本东北部海域发生里氏9.0级强烈地震，造成福岛核电站的核泄漏事故在泄漏的污染物中含有 131I和 137Cs两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中，有两个能分别反映 131I和 137Cs衰变过程，它们是_（填入正确选项前的字母）其中 137Cs原子核中的中子数为_ A B C D 45.选修模块35 (1)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故在泄漏的污染物中含有 131I和 137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中，有两个能分别反映 131I和 137Cs的衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）. 131I和 137Cs原子核中的中子数分别是_和_ AX 1 Ba n BX 2 Xe e CX 3 Ba e DX 4 Xe p (1)如图所示为氢原子的能级图，大量氢原子从 n4的激发态向低能级跃迁时放出_种不同能量的光子放出的光子中能量最小为_eV (1)一质子束入射到静止靶核 上，产生如下核反应： p Xn 式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核X的质子数为_，中子数为_。 (1)在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出，但中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 的核反应，间接地证实了中微子的存在中微子与水中的 发生核反应，产生中子（n ）和正电子（ ），即：中微子 ，由此可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_（填入正确选项前的字母） A0和0 B0和1 C1和0 D1和1 上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，可以转变为两个能量相同的光子（ ），即 已知正电子和电子的质量都是9.110 -31 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_J（ c3.010 8 m/s） (2)根据玻尔原子结构理论，氦离子（He ）的能级图如图所示。电子处在 n3轨道上比处在 n5轨道上离氦核的距离_（选填“近”或“远”）。当大量He 处在 n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条。 (1)如图所示，氢原子在不同能级间发生 a， b， c三种跃迁时，释放光子的波长分别是 a， b， c，则下列说法正确的是 （ ） A从 n3能级跃迁到 n1能级时，释放光子的波长可表示为 B从 n3能级跃迁到 n2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加 C若用波长为 c的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为 a的光照射该金属时也一定能发生光电效应 D用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光 (2)氢原子的能级如图所示，当氢原子从 n4能级向 n2能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为_eV现有一群处于 n4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有_种 (3)一静止的铀核（ ）发生 衰变转变成钍核（Th）已知放出的 粒子速度为 v 02.010 6 m/s.假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为 粒子和钍核的动能试写出铀核衰变的核反应方程并求出钍核（Th）的反冲速度（结果保留两位有效数字） n E/eV-050.5440.8531.5123.40113.60 52.（选修35） (1)自由中子是不稳定的，它的平均寿命大约是900 s，它能自发地发生放射性衰变，衰变方程是 ，其中 是反电子中微子（不带电的质量很小的粒子）下列说法中正确的是_ A自由中子的衰变是衰变，X是负电子 B有20个自由中子，半小时后一定剩下5个中子未发生衰变 C衰变过程遵守动量守恒定律 D衰变过程有质量亏损，所以能量不守恒 (2)电子俘获即原子核俘获1个核外轨道电子，使核内1个质子转变为中子一种理论认为地热是镍 在地球内部的高温高压下发生电子俘获核反应生成钴(Co)58时产生的则镍58电子俘获核反应方程为_；生成的钴核处于激发态，会向基态跃迁，辐射 光子的频率为 v，已知真空中的光速和普朗克常量是 c和 h，则此核反应过程中的质量亏损为_ (3)在电子俘获中，原子核俘获了 K层一个电子后，新核原子的 K层上将出现一个电子空位，当外层 L层上电子跃迁到 K层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为 v 0的X射线；另一种情况是将该能量交给其他层上的某电子，使电子发生电离成为自由电子若该能量交给 M层电子，电离后的自由电子动能是 E 0，已知普朗克常量为 h，试求新核原子的 L层电子和 K层电子的能级差及 M层电子的能级（即能量值） 53.回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展 (1)当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射电子的同位素碳11为示踪原子，碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程若碳11的半衰期为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字) (2)回旋加速器的原理如图，D 1和D 2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D 1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略，重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，D 1、D 2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式(忽略质子在电场中运动的时间，其最大速度远小于光速) (3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r是增大、减小还是不变？ 54.太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的 H、 He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4 H He+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的 H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和 H核组成 (1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.410 6m，地球质量m=6.010 24kg，月地中心的距离r=1.510 11m，地球表面处的重力加速度g=10m/s 2，1年约为3.210 7s，试估算目前太阳的质量M (2)已知质量m p=1.672610 -27kg， He质量m a=6.645810 -27kg，电子质量m e=0.910 -30kg，