第十五章-原子物理.doc

量子论初步原子核第二十三章 量子论初步 基础训练一、选择题 1我们观察到的太阳光谱是 （ ） A明线光谱 B吸收光谱 C连续光谱 D氢原子光谱 2 红外光、蓝光、X光三种光子比较它们的能量有 （ ）A红外光最大 B蓝光最大CX光最大 D一样大3 产生光电效应的必要条件是 （ ）A入射光的照射时间足够长B入射光的强度足够大C入射光的波长足够长D入射光的频率足够大4 在光电效应中, 入射光的频率高于极限频率时, 能增大光电流(饱和)的方法是（ ）A增大入射光的频率B增大入射光的强度C增大加在光电管上的电压D延长光照射的时间5 用蓝光照射一光电管，能产生光电效应欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，则应（ ）A改用紫光照射 B增大蓝光的强度C增大光电管上的加速电压 D改用绿光照射 6 关于光的波粒二象性，下述说法中正确的是 （ ） A频率高的光子易显示波动性 B个别光子产生的效果易显示粒子性 C光的衍射说明光具有波动性 D光电效应说明光具有粒子性7 按玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，rarb，在此过程中 （ ）A原子要发出一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某种频率的光子D原子要吸收某种频率的光子二、填空题1光的干涉或_现象说明光具有波动性；光的_现象说明光具有粒子性这些现象说明了光具有_性 2粒子性的显著程度来说，射线比伦琴射线的粒子性_，按波动性的显著程度来说，紫光比红光的波动性_ 3一群氢原子处于n 4的能级，向能量较低的能级发生跃迁时，所辐射光子的频率最多有 种其中辐射光子的最小波长为 ，最大波长为 （氢原子基态能量为13.6 eV） 三、计算题1若供给白炽灯泡的能量中有5用来发出可见光, 设所有可见光的波长都是560 nm，求100 W灯泡每秒可发出多少个光子 （保留两位有效数字1 nm10-9 m） 2氢原子处于基态时，能量为13.6 eV，核外电子轨道半径为r，电子电量为e，静电引力恒量为k，求：（1）电子跃迁到n2的轨道上运动，需吸收多少eV的能量（2）电子在n2的轨道上运动的动能第二十三章 量子论初步提高测试一、选择题1 光谱分析所用的光谱是 （ ）A连续光谱 B明线光谱C太阳光谱 D以上都可以2 以下关于光谱的说法正确的是 （ ）A炽热的固体产生的光谱是连续光谱B气体发光产生的光谱是明线光谱C经棱镜色散后的太阳光谱是连续光谱D对月光进行光谱分析可了解月球的化学组成成分3 下列关于光电效应的陈述中，正确的是 （ ）A金属电子逸出功与入射光的频率成正比B光电流强度与入射光强度无关C用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生的光电子的初动能大D对任何一种金属，都有一个”最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应4 如图23-1所示用一束光照射光电管，电流表G有一定读数，下面的哪项措施可以保证使G的示数增加 （设光电流为饱和状态）（ ）图23-1A增大入射光的频率B增大入射光的强度C滑片P向右移动 D滑片P向左移动5 如图23-2所示, 为氢原子的能级图, 若用能量为10.5 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子, 则氢原子 （ ）A能跃迁到n2的激发态上去 B能跃迁到n3激发态上去图23-2C能跃迁到n4的激发态上去 D以上三种说法均不正确6关于光谱，下列哪些说法是正确的（ ）A明线光谱一定是物质处于高温状态下发射的B某种元素的明线光谱中有波长为0的光，则其它元素的明线光谱中就不可能有波长为0的光C吸收光谱中的每条暗线总与同种元素的明线光谱中的一条明线相对应D明线光谱的存在是原子能级存在的依据之一7关于光的波粒二象性，如下说法中正确是 （ ）A大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的效果往往表现出粒子性B光在传播时往往表现出波动性，光跟物质相互作用时往往表现出粒子性C波长小的光粒子性较显著，波长大的光波动性较显著D光既有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾不能统一的二、填空题1已知铯的逸出功W=18.75 eV，则要使金属铯产生光电效应的极限频率是_1015 Hz， (普朗克常量h=6.610-34 Js，保留三位小数) 图23-32图23-3所示是光电管的工作电路，图中电源的正极是_(填a或b)若使这种光电管产生的光电效应的入射光的最大波长为，则能使光电管工作的入射光光子的最小能量为_ 3某金属在强度为I，频率为n的光照射下发生了光电效应单位时间内逸出的光电子为200个光电子的最大初动能为2.0 eV若使用强度为2I的该频率的光照射，则单位时间内逸出的光电子数为_个，光电子的最大初动能为_10-19 J（本空保留一位小数） 4频率为v的光照射到一金属表面上, 有电子从金属表面逸出 当所加的反向电压V的大小增加到3 V时, 光电流刚好减小到零 已知这种金属的极限频率为v06.001014 Hz, 则照射光的频率为_1015 Hz(保留三位有效数字) 三、计算题1发光功率为P的点光源放在折射率为n的介质中，点光源向各个方向均匀发出波长为的单色光在距点光源为l远处，垂直光的传播方向有一孔屏，小孔的面积为S，求ts内通过小孔的光子数（设真空中光速为c，普朗克恒量为h）例1（2003年江苏，4）铀裂变的产物之一氪90（Kr）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（Zr），这些衰变是A.1次衰变，6次衰变B.4次衰变C.2次衰变D.2次衰变，2次衰变【解析】 由于粒子和粒子都带有一定的电荷量，所以发生衰变和衰变都引起原子核核电荷数的变化，但由于不计粒子的质量，所以只有衰变会引起原子核质量数的变化，所以可先根据原子核质量数的变化确定衰变的次数，再结合核电荷数的变化确定衰变的次数.该题中Kr衰变为Zr，因其质量数未变，故知未发生衰变.核电荷数由36变为40，增加了4，因每发生一次衰变，可使新核的核电荷数增加1，故知应为发生了4次衰变，即答案B正确. 小结：该题解析中给出了判断衰变种类及衰变次数的一般方法，请同学们认真领会并予以掌握.例2（2003年江苏，9）原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子从n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为E有=-，式中n=1，2，3表示不同的能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是A.A B.AC. D.【解析】 铬原子n=2的能级E2=-=-，n=1的能级E1=-A，所以电子从n=2能级跃迁到n=1的能级释放的能量E=E2-E1=.又铬原子n=4的能级E4=-，说明电子从n=4能级跃迁到无穷远能级（E=0），即脱离原子需吸收的能量，由能的转化和守恒知，该俄歇电子的能量应为Ek=E-（-E4）=，即答案C正确.小结：该题所述物理情景不是课本所学内容，但在弄懂题意的基础上，将所学玻尔原子结构理论迁移过来，解答并不太难.所以对物理概念、规律的学习，一定要在理解上狠下功夫，只有真正弄懂弄通，才可具备这种知识的迁移能力. 例3（2003年新课程理综，22）K-介子衰变的方程为K-+0，其中K-介子和-介子带负的基元电荷，0介子不带电.一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与R-之比为21，如图4-3-1.0介子的轨迹未画出.由此可知-的动量大小与0的动量大小之比为图4-3-1A.11 B.12C.13 D.16【解析】 由题意及图示可知K-介子在P点处动量方向向下，衰变后生成的-介子动量方向向上. 由带电粒子在匀强磁场中在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径公式r=知，在q、B相同的情况下动量和半径成正比，所以|PK-|P-|=RK-R-=21.若选向下方向为正，则由K-介子衰变过程中动量守恒，得：|PK-|=-|P-|+|P0|整理，得：|P-|P0|=13，即答案C正确.应用强化训练1.（2002年上海，1）图4-3-2中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是图4-3-2A.a为射线，b为射线B.a为射线，b为射线C.b为射线，c为射线D.b为射线，c为射线【解析】 射线带正电荷，向负极偏转，射线带负电荷，应向正极板偏转，射线不带电，在电场中不发生偏转.所以a为射线，b为射线，c为射线，可见，C正确.【答案】 C2.（2002年天津，16）目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克带电量为d夸克带电量为-，e为基元电荷.下列论断中可能正确的是A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成【答案】 B3.（2000年上海，2）关于、三种射线，下列说法中正确的是A.射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B.射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C.射线一般伴随着和射线产生，它的穿透能力最强D.射线是电磁波，它的穿透能力最弱【答案】 C4.（2003年新课程，17）下面列出的一些核反应方程PSi+XBe+HB+YHe+HeLi+Z其中A.X是质子，Y是中子，Z是正电子B.X是正电子，Y是质子，Z是中子C.X是中子，Y是正电子，Z是质子D.X是正电子，Y是中子，Z是质子【答案】 D5.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为1、2、3的三种单色光，且123，则照射光的波长为A.1 B.1+2+3C. D.【解析】 激发后的氢原子能辐射三种单色光，说明氢原子被激发至n=3的能级.根据玻尔理论知，照射光的波长应满足：h，所以=3=【答案】 D6.按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是A.第m个定态和第n个定态的轨道半径m和n之比为mn=m2n2B.第m个定态和第n个定态的能量Em和En之比为EmEn=n2m2C.电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是，则其发光频率也是D.若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为=【答案】 A7.（2003年上海，9）卢瑟福通过_实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，图4-3-3中的四条线表示粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间的两条粒子的运动轨迹.图4-3-3【答案】 粒子散射，作图略8.（2002年江苏文理大综合，33）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能. （1）核反应方程式U+nBa+Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a=_，以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E=_.（2）有一座发电能力为P=1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率=40 %.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E=2.7810-11 J，U核的质量mU=39010-27 kg.求每年（1年=3.15107 s）消耗的U的质量_.【解析】 （1）根据核电荷数守恒和质量数守恒可判断X为中子（n),且a=3.根据爱因斯坦质能联系方程E=mc2得：E=mU-(mBa+mKr+2mn)c2. （2）每年发电量W=Pt，消耗的核能E=，发生核反应的次数n=，每年消耗的U235的质量MU总=nMU=MU=110.477 kg. 【答案】 （1）中子（n）；3；mU-(mBa+mKr+2mn)c2 (2)110.477 kg9.（2001年全国理综）太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和H、He等电子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4HHe+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=6.4106 m，地球质量m=6.01024 kg，日地中心的距离r=1.51011 m，地球表面处的重力加速度g=10 m/s2，1年约为3.2107 s，试估算目前太阳的质量M. （2）已知质子质量mp=1.672610-27 kg,He质量m=6.645810-27 kg,电子质量me=0.910-30 kg，光速c=3108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能. （3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能=1.35103 W/m2，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.（估算结果只需要一位有效数字）【解析】 （1）地球绕太阳的运动近似地认为是匀速圆周运动.由G得：M=.又因为g=所以M=21030 kg. (2)E=mc2=(2me+4mp-m)c2=4.210-12 J. (3)太阳中H减少10%放出的总能量E=E，太阳每秒辐射的总能量E=4r2，所以太阳保持在主序星阶段寿命t=1010 年. 【答案】 (1)21030 kg (2)4.210-12 J (3)1010 年10.已知氘核的质量为2.0136 u，中子的质量为1.0087 u，He核的质量为3.0150 u. （1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程.（2）计算上述核反应中释放的核能.（3）若两氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞，即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是什么？【解析】 应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为：H+HHe+n由题给条件可求出质量亏损m=2.01362-(3.0150+1.0087)= 0.0035 u所以释放的核能E=mc2=931.50.0035=3.26 MeV因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为He核和中子的动能.若设He核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m1v1-m2v2=0Ek1+Ek2=2Ek0+E解方程组，可得Ek1=(2Ek0+E)=(20.35+3.26)=0.99 MeVEk2=(2Ek0+E)= (20.35+3.26) =2.97 MeV【答案】 （1）H+HHe+n(2)3.26 MeV(3)0.99 MeV；2.97 MeV第二十四章 原子核 一、选择题1下列核反应方程中，哪些是平衡的 2下面关于原子核衰变的说法中正确的是 A发生衰变时，原子在周期表中的位置向前移两位B发生衰变时原子在周期表中的位置向后移一位C、衰变不能同时发生D发生衰变时原子核质量基本上不变3同位素指的是 A. 具有相同的核子数而质子数不同的原子B. 具有相同的质子数而核子数不同的原子C. 具有相同的核子数而中子数不同的原子D. 具有相同的质子数而中子数不同的原子4卢瑟福的粒子散射实验第一次显示了 A质子比电子重B原子的全部正电荷都集中在原子核里C粒子是带正电的D可以用人为方法产生放射性现象5在粒子散射的实验中，当粒子最接近金核时 A粒子动能最小 B粒子受到的库仑力最大C粒子电势能最小 D粒子与金核间有核力作用6一个放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是 A质子数减少3个，中子数减少1个B质子数减少2个，中子数减少1个C质子数减少1个，中子数减少3个D质子数减少1个，中子数减少2个7下列关于放射性元素半衰期的说法中, 正确的是 A.温度升高半衰期缩短B.压强增大半衰期增长C.半衰期由该元素质量多少决定D.半衰期与该元素质量、压强、温度无关8设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2和m3那么，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，释放的能量是 Am3c2 B(m1+m2)c2C(m3-m2-m1)c2 D(m1+m2-m3)c29重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是 A裂变和聚变过程都有质量亏损B裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加C裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损D裂变和聚变过程质量都有所增加5某原子核的衰变过程为X（）Y（）Z符号（）表示放射一个粒子，（）表示放射一个粒子，下列说法正确的是 A. 核X的中子数减核Z的中子数等于2B. 核X的质量数减核Z的质量数等于5C. 核Z的质子数比核X的质子数少1D. 原子核为X的中性原子中的电子数比原子核Y的中性原子中的电子数多16甲乙两种放射性元素质量相等, 半衰期之比为32, 下列说法中正确的是 A.甲的衰变速度较大B.经过某一相等的时间衰变后, 甲乙剩余质量比可以为21C.只要适当改变条件, 二者的半衰期可以相同D.经过某一相等的时间衰变后, 甲乙剩余质量比可为117元素X是Y的同位素, 都具有放射性, 分别进行以下的衰变过程: ，, 则下列说法正确的是 A. Q与S不再是同位素 B. X和R的原子序数可能相同C. X和R的质量数可能相同 D. R的质子数大于上述所有任何元素图24-1乙甲8在匀强磁场中，一静止的放射性原子核发生衰变，放出一个粒子后变为另一新原子核，为此拍得如图24-1所示两个相切的圆形径迹的照片，则 A图甲为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹B图甲为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹C图乙为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹D图乙为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹二、填空题*11919年英国物理学家 卢瑟福 用粒子轰击氮核发现了质子，核反应方程式为+1932年英国物理学家 查德威克 用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程式为+ 2一个原子核，它的符号是，那么该原子核中有 个质子， 个中子 3铋210的半衰期是5d，10g的铋210经过10d后，还应该剩下 g 4放射性同位素应用较广，它应用的两个主要方面是利用它的_和_5A和B是两种放射性同位素, 当A有7/8的原子核发生衰变时, B恰好有15/16的原子核发生衰变, A的半衰期是12天, 则B的半衰期是_天. 6放射性原子核A经一系列和衰变变为原子核B若B核内质子数比A核少8，中子数比A核少16则发生衰变的次数为 次三、计算题（1u=1.660555x10-27kg）1某行星内发生核反应，三个粒子结合成一个碳核要放出能量，已知粒子的质量为4.002 6 u，碳核质量为12.000 0 u，求：（1）三个粒子结合成一个碳核放出的能量 （2）1.2 kg氦完全结合成碳放出的能量 2用光子轰击氘核，使之分解为中子和质子已知氘核的质量为2.013 5 u，中子质量为1.008 6 u，质子质量为1.007 2 u求：（1）氘核需吸收的能量 （2）为使氘核分解为中子和质子，光子的波长不应大于多少 3静止的镭核发生衰变，变为氡核已知镭核质量为226.025 4 u，氡核质量为222.016 3 u，粒子质量为4.002 6 u（1）求衰变时放出的能量E4静止的放射性原子核发生衰变时，设放出的能量都转变成了粒子和新核Y的动能若测得粒子的动能为E，求新核Y的动能及衰变放出的能量第二十四章 原子核提高测试一、选择题1卢瑟福的粒子散射实验第一次显示了 A质子比电子重B原子的全部正电荷都集中在原子核里C粒子是带正电的D可以用人为方法产生放射性现象2在粒子散射的实验中，当粒子最接近金核时 A粒子动能最小 B粒子受到的库仑力最大C粒子电势能最小 D粒子与金核间有核力作用3一个放射性元素的原子核放出一个粒子和一个粒子后，其核内质子数和中子数的变化是 A质子数减少3个，中子数减少1个B质子数减少2个，中子数减少1个C质子数减少1个，中子数减少3个D质子数减少1个，中子数减少2个4下列关于放射性元素半衰期的说法中, 正确的是 A.温度升高半衰期缩短B.压强增大半衰期增长C.半衰期由该元素质量多少决定D.半衰期与该元素质量、压强、温度无关5某原子核的衰变过程为X（）Y（）Z符号（）表示放射一个粒子，（）表示放射一个粒子，下列说法正确的是 A. 核X的中子数减核Z的中子数等于2B. 核X的质量数减核Z的质量数等于5C. 核Z的质子数比核X的质子数少1D. 原子核为X的中性原子中的电子数比原子核Y的中性原子中的电子数多16甲乙两种放射性元素质量相等, 半衰期之比为32, 下列说法中正确的是 A.甲的衰变速度较大B.经过某一相等的时间衰变后, 甲乙剩余质量比可以为21C.只要适当改变条件, 二者的半衰期可以相同D.经过某一相等的时间衰变后, 甲乙剩余质量比可为117元素X是Y的同位素, 都具有放射性, 分别进行以下的衰变过程: ，, 则下列说法正确的是 A. Q与S不再是同位素 B. X和R的原子序数可能相同C. X和R的质量数可能相同 D. R的质子数大于上述所有任何元素图24-1乙甲8在匀强磁场中，一静止的放射性原子核发生衰变，放出一个粒子后变为另一新原子核，为此拍得如图24-1所示两个相切的圆形径迹的照片，则 A图甲为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹B图甲为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹C图乙为发生衰变的照片，其中大圆为粒子的径迹D图乙为发生衰变的照片，其中大圆为电子的径迹二、填空题1A和B是两种放射性同位素, 当A有7/8的原子核发生衰变时, B恰好有15/16的原子核发生衰变, A的半衰期是12天, 则B的半衰期是_天. 2一对正负电子相撞时，会同时消失而转化为一对频率相同的光子，这对光子的频率应是 Hz (电子质量m=0.9110-30 kg，普朗克常量h=6.610-34 Js)3放射性原子核A经一系列和衰变变为原子核B若B核内质子数比A核少8，中子数比A核少16则发生衰变的次数为 次三、计算题1为了测定某水库的蓄水量, 用一瓶放射性同位素溶液倒入水库， 已知倒入时该溶液每分钟有6107个原子核发生衰变, 这种同位素的半衰期为2天，8天后，从水库取出1 m3的水样，测得每分钟有20个原子核发生衰变, 求水库的储水量为多大(保留1位有效数字) 2静止的镭核发生衰变，变为氡核已知镭核质量为226.025 4 u，氡核质量为222.016 3 u，粒子质量为4.002 6 u（1）求衰变时放出的能量E（2）设衰变时放出的能量都转变成了粒子和氡核的动能，求粒子的动能EK3静止的放射性原子核发生衰变时，设放出的能量都转变成了粒子和新核Y的动能若测得粒子的动能为E，求新核Y的动能及衰变放出的能量光学、原子物理（A卷）一、选择题（本题共8小题，每小题5分，共40分.每小题给出的四个选项中，只有一项符合要求，选对得5分，选错或不答得0分）1.一束光线从空气射入水中，入射角为50，在界面处，光的一部分被反射，一部分被折射，则反射光与折射光的夹角可能是A.小于40 B.大于130C.在4080之间 D.在80130之间【答案】 D2.甲、乙两种单色光垂直穿过一块厚玻璃砖，已知它们在玻璃中通过的时间t甲E乙,n甲n乙B.E甲E乙,n甲n乙C.E甲n乙D.E甲E乙,n甲n乙【答案】 B3.有三个核反应方程分别是： (1)H+HHe+n(2)RaRn+He(3)U+nXe+Sr+10n它们的核反应类型分别是A.裂变、衰变、人工转变B.聚变、衰变、裂变C.聚变、衰变、人工转变D.人工转变、衰变、裂变【答案】 B4.氢原子从量子数n=1的基态跃迁到量子数n=2的激发态，根据玻尔理论由rn=n2r1知电子的环绕半径为原来的4倍由En=E1知氢原子的能量减为原来的由Ekn=Ek1知电子的动能减为原来的氢原子的电子的电势能增加正确的是A. B.C. D.【答案】 B5.如图1所示，光从A点射入圆形玻璃，而从B点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为30，AB弧所对的圆心角为120，下列说法正确的是图1A.玻璃的折射率是B.玻璃的折射率是C.光线在A点的入射角为105D.玻璃的折射率是【解析】 光路图如图所示.由几何知识知，1=45,2=30，所以n=. 【答案】 A6.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图2所示，这时图2A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电【解析】 锌板在弧光灯照射下发生了光电效应现象，即打出了光电子，所以锌板和验电器指针都带了正电荷.【答案】 B7.图3是伦琴射线管的示意图，其中的E、F是两种射线.关于装置，则下列说法正确的是图3A.E1可以是低压交流电源，E2是高压直流电源，且E2的左端为电源正极B.射线E、F都是高速电子流C.射线E是高速电子流，射线F是伦琴射线D.射线E是能量很大的射线，射线F是伦琴射线【答案】 C8.下列说法正确的是A.当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发射出光子B.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间C.同一元素的两种同位素具有相同的核子数D.中子与质子结合成氘核时吸收能量【答案】 B二、填空题（本题共3小题，每小题6分，共18分）9.如图4给出氢原子最低的4个能级，在这些能级间跃迁所辐射的光子的频率最多有P种，其中最小频率为min，则P=_种，min=_Hz.图4【解析】 由图可知可辐射光子的频率有6种，其中由n=4跃迁至n=3能级的光子能量最小，频率最小.由hmin=E4-E3得：min=1.61014 Hz. 【答案】 6；1.6101410.平衡下列核反应方程（1）B+N+n x=_,y=_.(2)Li+p+_.【答案】 (1)5;10(2) He11.如图5所示，电路研究真空光电管的应用，已知其阴极金属材料的极限频率为4.51014 Hz，为了使光电管正常工作，电源a端应为_极，发生光电效应时，增加光强度，电路中电流计偏角将_，发生光电效应时，延长光照时间，电流计示数将_.图5【答案】 正；增大；不变三、论述、计算题（本题共3小题，共42分）12.（12分）如图6所示是一种光电计数装置的原理图，被计数的制品放在传送带上，光源安装在传送带的一侧，光电计数装置安装在传送带的另一侧，每当传送带上有一个制品通过时，光线被挡住，电磁铁放开衔铁，计数齿轮转过一齿，计数器自动地把制品数目记下来，试说明这种计数装置的工作原理.图6【解析】 在传送带上无制品通过光源光线传播路径时，有光线照到光电管阴极上，发生光电效应现象，电路中有电流通过，经放大器放大后经电磁铁产生较大磁性吸住衔铁，挡住记数齿轮，使齿轮无法转动.当有制品挡住光源光线通路时，无光线照射光电管阴极，无法发生光电效应现象，不能形成光电流，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧作用下离开电磁铁，计数齿轮转过一齿.制品通过后，衔铁又被吸住，挡住齿轮无法转动.当又一制品通过时，齿轮再转过一齿，所以齿轮转过的齿数可计录传送制品的数量.【答案】 略13.（14分）太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.（1）写出这个核反应方程；（2）这一核反应能释放出多少能量？（3）已知太阳每秒释放能量3.81026 J，太阳质量为2.01030 kg，若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续发生，计算太阳还能存在多少年？（mp=1.0073 u,m=4.0015 u,me=0.00055 u；结果保留一位有效数字）【解析】 （1）4HHe+2e(2)E=mc2=(1.00734-4.0015-0.000552)931 MeV=24.8 MeV=4.010-12 J.(3)太阳一共可释放的能量E=2.010300.0003（3108）2=5.41043 J，所以太阳寿命还有t=年【答案】 （1）4HHe+2e (2)4.010-12 J(3)4.5109年14.（16分）如图7所示，一个静止于有界的匀强磁场中的钍核（Th），发生衰变而生成镭核（Ra）.其中一粒子恰好垂直射出磁场边界AB；另一粒子仍在磁场内做半径为2 cm的匀速圆周运动，圆心与发生衰变的位置连线恰好垂直磁场边界. 图7（1）写出该核反应方程式.（2）判断射出磁场的粒子是粒子还是镭核？留在磁场中的粒子的运动方向是逆时针还是顺时针？ （3）钍核发生衰变处离磁场边界AB的距离是多大？【解析】 （1）ThRa+He（2）由带电粒子在磁场中做圆周运动的半径R=和原子核在衰变过程中的动量守恒知道，粒子和镭核的动量（mv）大小相等，故它们的运动半径R.所以射出磁场的运动半径大，说明其电荷量小，故是粒子，而在磁场中的是镭核，沿逆时针方向做圆周运动.（3）由图知R=L,由，所以L=R=R=88 cm. 【答案】 （1）ThRa+He（2）穿出磁场的是粒子，镭核在磁场中沿逆时针方向运动（3）88 cm光学、原子物理（B卷）一、选择题（本题共8小题，每小题5分，共40分.每小题给出的四个选项中，只有一项符合要求，选对得5分，选错或不答得0分）1.地球与太阳间的距离比地球半径大得多，假设地球表面不存在大气层，则太阳照亮地球的范围与实际存在大气层的情况相比（不考虑大气层变化）A.大些 B.小些 C.一样大D.早晚照亮的范围小，中午照亮的范围大【答案】 B2.氢原子中核外电子从第三能级跃迁到第二能极时，辐射出的光照射某种金属上能使其产生光电效应，那么处于第四能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的各种频率的光中能使该金属发生光电效应的应该有A.3种B.5种C.4种D.6种【答案】 B3.沙尘暴是由于土地沙化形成的恶劣的气象现象.发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗.这是由于这种情况下A.只有波长较长的一部分光才能到达地面B.只有波长较短的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有能量较大的光子才能到达地面【答案】 A4.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18 J，已知可见光的平均波长为0.6 m，普朗克常数h=6.6310-34 Js，恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为A.1个B.3个C.30个D.300个【解析】 n=3个【答案】 B5.如图1所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2-r1应为图1A. B. C. D.【解析】 出现暗纹的条件2-1=(n=1，2，3)【答案】 D6.下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是A.太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱B.霓红灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱C.进行光谱分析时，可以利用明线光谱，不能利用吸收光谱D.我们利用月亮射来的光谱可以确定月亮大气层的化学组成【答案】 B7.如图2所示，表示发生光电效应的演示实验，那么下列选项中正确的是图2发生光电效应时，光电子是从K极跑出来的灵敏电流计不显示读数，可能是因为入射光频率过低灵敏电流计不显示读数可能是因为它的灵敏度过低如果把电池接反，肯定不会发生光电效应了A.B.C.D.【解析】 能否发生光电效应，由入射光的频率和金属材料的逸出功共同决定，另一方面光电效应现象中产生的光电流较弱，只有灵敏度较高的电流表才能显示出来.又因发生光电效应现象时，打出的光电子具有一定的初动能，光电管加上一定的反向电压，仍有可能形成光电流，所以正确答案应为D. 【答案】 D8.一放射性元素的原子核内的中子数减少了4个，则此原子核可能A.放出了两个粒子和两个粒子B.放出一个粒子和两个粒子C.放出了4个粒子D.放出了4个光子【解析】 核反应中放出的粒子是由中子衰变而成的，其反应为：nH+e，所以B对. 【答案】 B二、填空题（本题共3小题，每小题6分，共18分）9.科学家_发现了质子，其核反应方程为_；科学家_发现了中子，其核反应方程为_；科学家_第一次用人工方法获得放射性同位素，其核反应方程为_，_.【答案】 卢瑟福，He+NO+H；查德威克，He+BeC+n；约里奥居里和伊里芙居里，He+AlP+n, PSi+e.10.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，质子和中子结合成氘核时，发出射线，已知普朗克恒量为h，真空中光速为c