量子论初步 原子物理.doc

量子论初步、原子核单元过关检测一、选择题：（每小题4分，共48分）1. 太阳光中包含的某种紫外线的频率为v1，VCD影碟机中读取光盘数字信号的红色激光的频率为v2，人体透视使用的X光的频率为v3，则下列结论正确的是A这三种频率的大小关系是v1v2v0）的光照射在阴极上，下列说法正确的有A照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目就越多B阴极材料的逸出功等于hvC当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eUD当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为2倍6. 原子核A发生衰变后变为原子核，原子核B发生衰变后变为原子核，已知原子核A和原子核B的中子数相同，则两个生成核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是AX的中子数比Y少1 BX的中子数比Y少3C如果，则D如果，则7. 氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时A氢原子的能量减小，电子的动能增加 B氢原子的能量增加，电子的动能增加C氢原子的能量减小，电子的动能减小 D氢原子的能量增加，电子的动能减小8一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是A核反应方程是H+nH+B聚变反应中的质量亏损1+m2-m1C辐射出的光子的能量E=(m3-m1-m2)cD光子的波长B12A9. 放射性元素的原子核原来静止在垂直于纸面向里的匀强磁场中的A点处。后来由于发生了某种衰变，放出的射线粒子和新生成的原子核形成了如图所示的两个圆形径迹1、2。下列说法中正确的是A该衰变可能是衰变也可能是衰变B新生成的原子核的径迹可能是1，也可能是2C射线粒子和新生成的原子核都是沿逆时针方向旋转的D射线粒子和新生成的原子核在磁场中做圆周运动的周期相同10. 氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为1和2，且12，则另一个波长可能是A12 B12C D11. 1961年德国学者约恩孙发表了一篇论文，介绍了他用电子束做的一系列衍射和干涉实验其中他做的双缝干涉实验，与托马斯杨用可见光做的双缝干涉实验所得到的图样基本相同，这是对德布罗意的物质波理论的又一次实验验证根据德布罗意理论，电子也具有波粒二象性，其德布罗意波长，其中h为普朗克常量，p为电子的动量约恩孙实验时用50kV电压加速电子束，然后垂直射到间距为毫米级的双缝上，在与双缝距离约为35cm的光屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小下列四组方法中，哪些方法一定能使条纹间距变大？A降低加速电子的电压，同时加大双缝间的距离B降低加速电子的电压，同时减小双缝间的距离C加大双缝间的距离，同时使光屏靠近双缝D减小双缝间的距离，同时使光屏远离双缝0.5413.603.401.500.850.380.281234567nE/eV12. 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目原来增加了5条。用n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为An1，13.22 eVE13.32 eVBn2，13.22 eVE13.32 eVCn1，12.75 eVE13.06 eVDn2，12.72 eVE13.06 eV二、填空题：（每小题5分，共20分）13. 在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m=1.671027kg，普朗克常量h=6.631034Js，可以估算德布罗意波长=1.8210-10m的热中子动能的数量级为_。14. 一个氡核衰变成钋核并放出一个粒子，其半衰期为3.8天。1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量为_， 衰变成的过程放出的粒子是_。放射源带电极板带电极板铅盒铝箔射线a射线b照相底片15. 一置于铅盒中的放射源发射的a、b和g射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线。16. 据报道：我国科学家研制世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”，用来解决人类的能源之需，代替煤、石油等不可再生资源“人造太阳”的实验装置模拟太阳产生能量的方式从海水中提取氘和氚，使其在上亿度的高温下产生聚变反应，反应方程式为：设氘（）的质量为m1，氚（）的质量为m2，氦（）的质量为m3，中子（）的质量为m4，c为光在真空中传播的速度核反应放出的能量E为_。三、计算题：（本题共32分）P/W0 1 2 3 4 5 6 7 8 t/109s17.（本题10分）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），其发射功率与时间的关系如图所示，设激光器的平均发射功率1.01010W，激光波长=6.93107m，普朗克常量h=6.631034Js，试估算一个光脉冲中所含有的光子数为多少？18.（本题10分）天文学家测得银河系中氦的含量约为25%有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的（1）把氢核反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（ve），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.81017s，每秒钟银河系产生的能量约为11037J（即P=11037J/s）现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）19. （本题12分）如图所示，在xOy平面上，一个以原点O为圆心，半径为4R的圆形磁场区域内存在着匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里，在坐标（2R，0）处静止着一个具有放射性的原子核氮（），某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核，已知正电子从A处射出时速度方向垂直于x轴，且后来通过了y轴，而反冲核刚好不离开磁场区域。不计重力影响和粒子间的相互作用。（1）试写出衰变方程；（2）求正电子最后过y轴时的坐标。参 考 答 案一、选择题1C 2 D 3B 4D 提示：肥皂液薄膜上出现的干涉条纹总是水平且等间距的彩色条纹。 5AC 提示：在光电效应现象中，当频率一定时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，故A正确；逸出功W=hv0，B选项错误；若加反向电压U，光电流恰好为零，由动能定理可得，eU=Ekm，故C选项正确；根据光电效应方程，有hv=WEkm，显然，Ekm与v不成正比，但Ekm随v的增大而增大，D选项错误 6AC 提示：原子核发生一次衰变其质子数和中子数都减少2，发生一次衰变其质子数增加1而中子数减少1，故A、C两选项正确 7A 提示：氢原子中的核外电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子释放出光子，电场力做正功,电子电势能减少，减少的电势能转化为电子的动能和光子的能量，同时系统的总能量减小 8B 9C 提示：在匀强磁场中原子核发生衰变后，粒子和新核的径迹成“8”字形。 10CD 提示：根据氢原子能级图特点分析两种可能。 11BD 提示：根据动能定理可知，则德布罗意波长；由双缝干涉条纹公式知，要增大，在保持l不变的情况下，可降低加速电压，同时减小双缝间距离；在保持不变的情况下，可减小双缝间的距离，同时使光屏远离双缝，B、D两选项正确 12AD 提示：氢原子从量子数为n的能级向各低能级跃迁时发出光谱线的数目为，根据题意可知，存在n=1，n=2两种可能。二、填空题13答案：1021J 提示：由德布罗意波波长公式得：中子的动量kgm/s，所以，中子的动能J14答案：0.75g，粒子； 15答案：g，b；提示：根据a、b、g粒子的电性及在电场中的受力判断；16答案：三、计算题17答案：从Pt图象可知，激光器发射激光的周期T=3109s，则一个光脉冲的能量E=Pt，又根据光子说有，故个18答案：（1）氢核聚变核反应方程为核反应中的质量亏损由质能方程得， 代入数据得（2）氢核聚变反应生成的氦核总质量氦的含量19答案：（1）（2）因为反冲核刚好不离开磁场，那么反冲核的轨迹直径可能