原子物理一、选择题在每题给出的四个选项中，有的只有一项为哪一项正确的，有的有多个选项正确，全选对的得5分，选对但不全的得3分，选错的得0分。1．2022年是“世界物理年”，100年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。关于光电效应，以下说法正确的选项是（）A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不能发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应2．从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的选项是（）A.原子核中，有质子、中子，还有α粒子B.原子核中，有质子、中子，还有β粒子C.原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D.原子核中，只有质子和中子3.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10-19C，普朗克常量为6.63×10-34Js，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（）A．5.3×1014HZ，2.2JB．5.3×10HZ，4.4×10-19JC．3.3×1033HZ，2.2JD．3.3×1033HZ，4.4×10-19J4.以下说法正确的选项是（）7/7\nA.+→+是聚变B.+→++2是裂变C.→+是α衰变D.→+是裂变5．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，如以下图，这时（）A．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6．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的构造，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=1.6710—27kg，普朗克常量h=6.6310—34J·s，可以估算德布罗意波长λ=1.8210-10m的热中子动能的数量级为（）A．10—17JB．10—19JC．10—21JD．10—24J7．可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内.假设氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n为（）A.1B.2C.3D.48．在光电管的实验中（如以下图），发现用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（）A．A光的频率大于B光的频率。B．B光的频率大于A光的频率。7/7\nC．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b。D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a。9．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可能发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为和，且>,那么另一个波长可能是（）A．+B.-C.D.10．以下说法正确的选项是：（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反响B．汤姆生发现电子，说明原子具有核式构造C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．按照波尔理论，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，原子总能量增加11．关于天然放射现象，以下说法正确的选项是（）A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大．因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β哀变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线12.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的，u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为-e，e为元电荷.以下论断中可能正确的选项是（）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7/7\nD.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13.以以下图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的选项是（）14．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，假设这些受激氢原子最后都回到基态，那么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1/n（）A． B．k C． D．2k选1.用大量具有一定能力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。调高电子的能力在此进展观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两侧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（）A、△n=1，13.22eV<E<13.32eVB、△n=2，13.22eV<E<13.32eVC、△n=1，12.75eV<E<13.06eVD、△n=2，12.75eV<E<13.06Ev选2.2022年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精细科学时代的起点，以下与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的选项是7/7\nA、微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波Ｂ、微波和声波一样都只能在介质中传播Ｃ、黑体的热辐射实际上是电磁辐射Ｄ、普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说二、计算题：（50分）解容许写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后的答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15．如以下图，氢原子从n>2的某一能通级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子，问要给基态的氢原子最少提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图。如以下图，氢原子从n>2的某一能通级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子，问要给基态的氢原子最少提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图。16．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响，这个核反响释放出的大量能量就是太阳能的来源.（1）写出这个核反响方程；（2）求这一核反响放出的能量.17．氢原子第n能级的能量为，其中Ｅ1是基态能量，而n=1，2，…。假设一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，那么氢原子发射光子前后分别处于第几能级？18.（10分）受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200MeV.（1）写出核反响方程;7/7\n（2）现在要建立发电功率为5×105kW的核电站，用作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗多少千克？（阿伏加德罗常数取6.0×1023mol-1）选1人类认识原子构造和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求答复以下问题。（1）卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子构造或原子核的研究方面做出了卓越的奉献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。①_________________________________________________________②__________________________________________________________在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进展了深入研究，以以下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。________________________________________。（2）在可控核反响堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与12H核碰撞减速，在石墨中与612C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反响堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？参考答案15．12.75eV，略（共6条）16．（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反响方程为：4→+2.（2）该反响过程中的质量亏损为：7/7\nΔm=4mH-(mHe+2me)=0.0266uΔE=Δm×c2=0.0266×1.6606×10-27×(3×108)2J=3.98×10-12J.17解：设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，那么依题意有 ① ②由②式解得 m=2 ③由①③式得l=4④ 氢原子发射光子前后分别处于第４与第２能级。18解析（1）核反响方程+→++3+200MeV.（2）电站一天发出的电能E1=Pt①设每天消耗为mkg，核裂变释放的能量为E2=m×103×6.0×1023×200×106×1.6×10-19/235②由能量转化得E1=E2③由①②③式得m=1.06kg.选1（1）卢瑟福提出了原子的核式构造模型（或其他成就玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱（或其他成就）查德威克发现了中子（或其他成就）。（2）设中子质量为Mn靶核质量为M，由动量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2解得：v1=Mn-M/Mn+M·v0在重水中靶核质量：MH=2MnV1H=Mn-Mc/Mn+Mc·v0=-1/3v0在石墨中靶核质量：Mc=12MV1c=Mn-M/Mn+M·v0=11/13v0与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。7/7
