原子物理 量子論初步

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1、 量子論初步 光 光電效應(yīng)規(guī)律 電 光子說 效 應(yīng) 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 光 的 光具有波粒二象性 本 量 性 子 論 玻 玻爾理論 初 爾 原子光譜 步 模 型 玻爾理論的局限性 德布羅意波 物 波長公式 h 質(zhì) = p

2、 波 氫原子的電子云 原子核 湯姆生原子模型 粒子散射實(shí)驗(yàn) 原子物理 盧瑟福核式結(jié)構(gòu) 核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 大小 原子核 組成 三種射線本質(zhì)及特性 天然放射現(xiàn)象 衰變及其方程 半衰期 人工轉(zhuǎn)變 原 放射性同位素及應(yīng)用 子 核反應(yīng) 質(zhì)量虧損 核 質(zhì)能方程 E = m c 2 E ＝ m c2 重核裂變 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 核反應(yīng)堆 核電站 核能利用 熱核反應(yīng) 輕核聚變 可控?zé)岷朔磻?yīng)

3、 媒介子 : 是傳遞各種相互作用的粒子，如光子、膠子 粒子 輕子 : 是不參與強(qiáng)相互作用的粒子，如電子、 強(qiáng)子 : 是參與強(qiáng)相互作用的粒子，如質(zhì)子、中子、介子、超子等強(qiáng)子是由更基本的 6種夸克組成的  概率波 光子 質(zhì)子 中子

4、 子、 子等 第二十三章 量子論初步 [  基礎(chǔ)訓(xùn)練 ] 一、選擇題 1 ．我們觀察到的太陽光譜是 （ A ．明線光譜 B ．吸收光譜 C ．連續(xù)光譜 D ．氫原子光譜  ） 2 ． 紅外光、藍(lán)光、 X光三種光子比較它們的能量有 A．紅外光最大 B ．藍(lán)光最大 C． X 光最大 D ．一樣大  （  ） 3． 產(chǎn)生光電效應(yīng)的必要條

5、件是 （ ） A．入射光的照射時間足夠長 B．入射光的強(qiáng)度足夠大 C．入射光的波長足夠長 D．入射光的頻率足夠大 4． 在光電效應(yīng)中 , 入射光的頻率高于極限頻率時 , 能增大光電流 ( 飽和 ) 的 方法是（ ） A．增大入射光的頻率 B．增大入射光的強(qiáng)度 C．增大加在光電管上的電壓 D．延長光照射的時間 5． 用藍(lán)光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)．欲使光電子從陰極逸出時的最 大初動能增大，則應(yīng) （ ） A．改用紫光照射 B ．增大藍(lán)光的強(qiáng)度 C．增大光電管上的加速電壓 D ．改

6、用綠光照射 6 ． 關(guān)于光的波粒二象性，下述說法中正確的是 （ ） A ．頻率高的光子易顯示波動性 B ．個別光子產(chǎn)生的效果易顯示粒子性 C ．光的衍射說明光具有波動性 D ．光電效應(yīng)說明光具有粒子性 7． 按玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為 r a的圓軌道自發(fā)地直接躍 遷到一半徑為  r b的圓軌道上，  r a>r b，在此過程中  （  ） A．原子要發(fā)出一系列頻率的光子 B．原子要吸收一系列頻率的光子 C．原子要發(fā)出某種頻率的光子

7、 D．原子要吸收某種頻率的光子 二、填空題 1．光的干涉或 _______現(xiàn)象說明光具有波動性；光的 ______現(xiàn)象說明光具有 粒子性．這些現(xiàn)象說明了光具有 __________性． 2．粒子性的顯著程度來說， γ射線比倫琴射線的粒子性 _____，按波動性的 顯著程度來說，紫光比紅光的波動性 ______． 3．一群氫原子處于 n ＝4 的能級，向能量較低的能級發(fā)生躍遷時，所輻射 光子的頻率最多有 種．其中輻射光子的最小波長為 ，最大波長 為 ．（氫原子基態(tài)能量為－ 13.6 eV ）

8、 三、計(jì)算題 1．若供給白熾燈泡的能量中有 5％用來發(fā)出可見光 , 設(shè)所有可見光的波長都 是 560 nm，求 100 W燈泡每秒可發(fā)出多少個光子． （保留兩位有效數(shù)字 1 nm ＝ 10-9 m） 2．氫原子處于基態(tài)時，能量為－ 13.6 eV，核外電子軌道半徑為 r ，電子電 量為 e，靜電引力恒量為 k，求：（ 1）電子躍遷到 n＝2 的軌道上運(yùn)動，需吸收多 少 eV 的能量．（ 2）電子在 n＝ 2 的軌道上運(yùn)動的動能．第二十三章 量子論初步 [ 提高測試 ] 一、選擇題 1． 光譜分析所

9、用的光譜是 （ A．連續(xù)光譜 B ．明線光譜 C．太陽光譜 D ．以上都可以  ） 2． 以下關(guān)于光譜的說法正確的是 （ ） A．熾熱的固體產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜 B．氣體發(fā)光產(chǎn)生的光譜是明線光譜 C．經(jīng)棱鏡色散后的太陽光譜是連續(xù)光譜 D．對月光進(jìn)行光譜分析可了解月球的化學(xué)組成成分 3． 下列關(guān)于光電效應(yīng)的陳述中，正確的是 （ ） A．金屬電子逸出功與入射光的頻率成正比 B．光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度無關(guān) C．用不可見光照射金屬一定比用可見光照同種金屬產(chǎn)生的

10、光電子的初動能 大 D．對任何一種金屬，都有一個”最大波長”，入射光的波長必須小于這個 波長才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 4． 如圖 23-1 所示用一束光照射光電管，電流表 G 有一定讀數(shù)，下面的哪項(xiàng)措施可以保證使 G的示數(shù)增加 （設(shè)光電流為飽和狀態(tài)）（ ） A．增大入射光的頻率 B．增大入射光的強(qiáng)度 C．滑片 P向右移動 D ．滑片 P向左移動 圖 23-1 5． 如圖 23-2 所示 , 為氫原子的能級圖 , 若用能量為 10.5 eV 的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子 , 則氫原子 （ ）

11、 A．能躍遷到 n＝ 2的激發(fā)態(tài)上去 B．能躍遷到 n＝ 3激發(fā)態(tài)上去 C．能躍遷到 n＝ 4的激發(fā)態(tài)上去 D．以上三種說法均不正確 6．關(guān)于光譜，下列哪些說法是正確的 （ ） A．明線光譜一定是物質(zhì)處于高溫狀態(tài)下發(fā)射的  圖 23-2 B．某種元素的明線光譜中有波長為 λ0 的光，則其它元素的明線光譜中就不 可能有波長為 λ 0的光 C．吸收光譜中的每條暗線總與同種元素的明線光譜中的一條明線相對應(yīng)

12、 D．明線光譜的存在是原子能級存在的依據(jù)之一 7．關(guān)于光的波粒二象性，如下說法中正確是 （ ） A．大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的效果往往表現(xiàn)出粒子性 B．光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光跟物質(zhì)相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性 C．波長小的光粒子性較顯著，波長大的光波動性較顯著 D．光既有波動性，又具有粒子性，這是相互矛盾不能統(tǒng)一的 二、填空題 1．已知銫的逸出功 W=18.75 eV，則要使金屬銫產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率是 ____1015 Hz， ( 普朗克常量 h=6

13、.6 10-34 J s，保留三位小數(shù) ) 2．圖 23-3 所示是光電管的工作電路， 圖中電源的正極是 _____( 填 a 或 b) ．若 圖 23-3 使這種光電管產(chǎn)生的光電效應(yīng)的入射光的最大波長為 λ ，則能使光電管工作的入射光光子的最小能量為 ______． 3．某金屬在強(qiáng)度為 I ，頻率為 n的光照射下發(fā)生了光電效應(yīng)．單位時間內(nèi)逸 出的光電子為 200個．光電子的最大初動能為 2.0 eV ．若使用強(qiáng)度為 2I 的該頻率的光照射，則單位時間內(nèi)逸出的

14、光電子數(shù)為 _____個，光電子的最大初動能為 __ ______ 10-19 J．（本空保留一位小數(shù)） 4．頻率為 v的光照射到一金屬表面上 , 有電子從金屬表面逸出． 當(dāng)所加的 反向電壓 V的大小增加到 3 V 時 , 光電流剛好減小到零． 已知這種金屬的極限頻 14 15 率為 v0＝6.00 10 Hz, 則照射光的頻率為 ______10 Hz．( 保留三位有效數(shù) 字) 三、計(jì)算題 1．發(fā)光功率為 P 的點(diǎn)光源放在折射率為 n 的介質(zhì)中，點(diǎn)光源向各個方向均勻發(fā)出波長為 λ 的單色光．在距點(diǎn)光源為 l 遠(yuǎn)處

15、，垂直光的傳播方向有一孔屏，小孔的面積為 S，求 t s 內(nèi)通過小孔的光子數(shù)．（設(shè)真空中光速為 c，普朗克恒量 為 h） ［例 1］（ 2003 年江蘇， 4）鈾裂變的產(chǎn)物之一氪 90（ 3690 Kr ）是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過一系 列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯 90（ 4090 Zr ），這些衰變是 A.1 次 α 衰變， 6 次 β衰變 B.4 次 β 衰變 C.2 次 α 衰變 D.2 次 α 衰變， 2 次 β衰變 【解析】 由于 α 粒子和 β 粒子都

16、帶有一定的電荷量，所以發(fā)生 α 衰變和 β 衰變都引起 原子核核電荷數(shù)的變化， 但由于不計(jì) β 粒子的質(zhì)量， 所以只有 α 衰變會引起原子核質(zhì)量數(shù)的 變化，所以可先根據(jù)原子核質(zhì)量數(shù)的變化確定 α 衰變的次數(shù)， 再結(jié)合核電荷數(shù)的變化確定 β 衰變的次數(shù) .該題中 3690 Kr 衰變?yōu)?9040 Zr ，因其質(zhì)量數(shù)未變，故知未發(fā)生 α衰變 .核電荷數(shù)由 36 變?yōu)?40，增加了 4，因每發(fā)生一次 β 衰變，可使新核的核電荷數(shù)增加 1，故知應(yīng)為發(fā)生了 4 次β 衰變，即答案 B 正確 . 小結(jié)：該題解析中給出了判斷衰變種類及衰變次數(shù)的一般

17、方法， 請同學(xué)們認(rèn)真領(lǐng)會并予 以掌握 . ［例 2］（2003 年江 ， 9）原子從一個能 遷到一個 低的能 ，有可能不 射光 子，例如在某種條件下， 原子從 n=2 能 上的 子 遷到 n=1 能 上 并不 射光子， 而是將相 的能量 交 n=4 能 上的 子，使之能脫離原子， 一 象叫做俄歇效 ， 以 種方式脫離原子的 子叫俄歇 子 .已知 原子的能 公式可 化 E 有 =- A ，式中 n2 n=1， 2， 3?表示不同的能 ， A 是正的已知常數(shù) .上述俄

18、歇 子的 能是 A. 3 B. 7 A A 16 16 C. 11 A D. 13 A 16 A A 16 ，n=1 的能 E1=-A，所以 子從 n=2 能 【解析】 原子 n=2 的能 E2=- 2 =- 2 4 遷到 n=1 的能 放的能量 E=E2-E1= 3 A .又

19、 原子 n=4 的能 E4=- A A ， 明 4 42 16 子從 n=4 能 遷到無 能 （ E∞=0 ），即脫離原子需吸收 A 的能量，由能的 化和 16 守恒知， 俄歇 子的能量 E ） = 11 A ，即答案 C 正確 . k= E-（ -E4 16 小 ： 所述物理情景不是 本所學(xué)內(nèi)容， 但在弄懂 意的基 上， 將所學(xué)玻 原子

20、 構(gòu)理 遷移 來，解答并不太 .所以 物理概念、 律的學(xué) ，一定要在理解上狠下功 夫，只有真正弄懂弄通，才可具 種知 的遷移能力 . ［例 3］（ 2003 年新 程理 ， 22）K -介子衰 的方程 K-→ π -+π 0，其中 K -介子和 π -介子 的基元 荷， π0 介子不 .一個 K -介子沿垂直于磁 的方向射入勻 磁 中，其 跡 弧 AP，衰 后 生的 π -介子的 跡 弧 PB，兩 跡在 P 點(diǎn)相切，它 的半 徑 RK-與 Rπ -之比 2∶ 1，如 4-3-1.π 0 介子的 跡未畫出 .由此可知 π -的 量大小與 π0 的 量大小

21、之比 圖 4-3-1 A.1∶ 1 B.1∶ 2 C.1∶ 3 D.1 ∶ 6 【解析】 由 意及 示可知 K -介子在 P 點(diǎn) 量方向向下， 衰 后生成的 π-介子 量方向向上 . 由 粒子在勻 磁 中在洛 力作用下做勻速 周運(yùn) 的半徑公式 r= m v 知，在 qB q、 B 相同的情況下 量和半徑成正比，所以|PK -|∶ |Pπ-|=RK -∶ Rπ- =2∶1. 若 向下方向 正， 由 K -介子衰 程中 量守恒，得： |PK -|=-|Pπ -|+|Pπ 0|整

22、理，得： |Pπ -|∶ |Pπ 0|=1∶ 3，即答案 C 正確 . 1.（ 2002 年上海， 1）圖 4-3-2 中 P 為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成 a、 b、 c 圖 4-3-2 A. a 為 α 射線， b 為 β B. a 為 β 射線， b 為 α C.b 為 γ 射線， c 為 α D. b 為 α 射線， c 為 γ 【解析】 α 射線帶正電荷，向負(fù)極偏轉(zhuǎn)， β 射線帶負(fù)電荷，應(yīng)向正極板偏轉(zhuǎn)， γ

23、射線不帶電，在電場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn) .所以 a 為β 射線， b 為 γ 射線， c 為 α 射線，可見， C 正確 . 【答案】 C 2.（ 2002 年天津， 16）目前普遍認(rèn)為， 質(zhì)子和中子都是由被稱為 u 夸克和 d 夸克的兩類 夸克組成 .u 夸克帶電量為 2 , 1 ，e 為基元電荷 .下列論斷中可能正確的是 e d 夸克帶電量為 - e 3 3 A. 質(zhì)子由 1 個 u 夸克和 1 個 d 夸克組成，中子由 1 個 u 夸克和 2 個 d B. 質(zhì)子由 2 個 u 夸克和 1 個 d 夸

24、克組成，中子由 1 個 u 夸克和 2 個 d C.質(zhì)子由 1 個 u 夸克和 2 個 d 夸克組成，中子由 2 個 u 夸克和 1 個 d D. 質(zhì)子由 2 個 u 夸克和 1 個 d 夸克組成，中子由 1 個 u 夸克和 1 個 d 【答案】 B 3.（ 2000 年上海， 2）關(guān)于 α 、 β、 γ 三種射線，下列說法中正確的是 A. α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng) B. β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 D. γ射線是電磁波，它的穿透能力最弱【答案】 C 4.（ 2003 年新課

25、程， 17 30 30 15 P→ 14 Si+X 9 2 10 4 Be+ 1 H→ 5 B+Y 24 He+ 24 He → 37 Li+Z A.X 是質(zhì)子， Y 是中子， Z 是正電 B.X 是正電子， Y 是質(zhì)子， Z C.X 是中子， Y 是正電子， Z D.X 是正電子， Y 是中子， Z 【答案】 D 5.處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時， 只發(fā)射波長為 λ1 、λ 2、λ 3 的三種單色光，且 λ 1>λ2>λ 3，則照射光的波長為 A. λ1 B. λ1+

26、λ 2+λ 3 C. D.  2 3 2 3 1 2 1 2 【解析】 激發(fā)后的氫原子能輻射三種單色光， 說明氫原子被激發(fā)至 n=3 的能級 .根據(jù)玻 爾理論知，照射光的波長 λ 應(yīng)滿足： h c h c h c h c ，所以 λ =λ3= 1 2 1 2 3 1 2 【答案】 D 6. 2 2 A. 第 m 個定態(tài)和第 n 個定態(tài)的軌道半徑

27、 λ m 和 λ n 之比為 λ m∶ λ n=m ∶ n B. 第 m 個定態(tài)和第 n 個定態(tài)的能量 Em 和 En 之比為 Em∶ En=n2∶m2 C.電子沿某一軌道繞核運(yùn)動，若其圓周運(yùn)動的頻率是 ν ，則其發(fā)光頻率也是 ν D. 若氫原子處于能量為 E 的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為 E ν = h 【答案】 A 7.（ 2003 年上海， 9）盧瑟福通過 _____實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了原子中間有一個很小的核，并由此

28、 提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖 4-3-3 中的四條線表示 α 粒子運(yùn)動的可能軌跡，在圖中完成 中間的兩條 α 粒子的運(yùn)動軌跡 . 圖 4-3-3 【答案】 α 8.（ 2002 年江蘇文理大綜合， 33）在其他能源中，核能具有能量密度大，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng) 的優(yōu)勢 .在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能 .核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟 擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能. （ 1）核反應(yīng)方程式

29、 235 1 141 92 Kr+ aX 92 U+ 0 n→ 56 Ba+ 36 是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種， n 為中子， X 為待求粒子， a 為 X 的個數(shù)，則 235 141 92 X 為 _____， a=_____ ，以 mU、 mBa、 mKr 分別表示 92 U、 56 Ba、 36 Kr 核的質(zhì)量， mn、 mp 分 別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量， c 為光在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能 E=_____. （ 2）有一座發(fā)電能力為 P=

30、1.00106 kW 的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率 η=40 %. 假定 反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題 （1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能E=2.78 10-11 J， 23592 U 核的質(zhì)量 mU=390 10-27 kg.求每年（ 1 年 =3.15 107 s）消耗的 23592 U 的質(zhì)量 _____. 【解析】 （ 1）根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可判斷 X 為中子（ 10 n), 且 a=3.根據(jù)愛因 斯坦質(zhì)能聯(lián)系方程 E= mc2 得： E=［m

31、U-(mBa+mKr +2mn)］c2. （ 2）每年發(fā)電量 W=Pt，消耗的核能 E= Pt ，發(fā)生核反應(yīng)的次數(shù) n= Pt ，每年消耗 E Pt MU =110.477 kg. 的 U235 的質(zhì)量 MU 總 =nM U= E 【答案】 （ 1）中子（ 10 n）； 3；［mU-( mBa+mKr +2mn)］c 2 (2

32、)110.477 kg 9.（ 2001 年全國理綜）太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段，它主要是由電子和 1 4 He 等 1 H、 2 電子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是 2 0 1 4 He+釋 1 e+4 1 H → 2 放的核能， 這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能， 根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論， 若由于聚變反應(yīng)而 使太陽中的 11 H 核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少 10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段， 為了簡化，假定目前太陽全部由電子和 11 H 核組成 .

33、 （ 1）為了研究太陽演化進(jìn)程， 需知道目前太陽的質(zhì)量 M ，已知地球半徑 R=6.4 106 m， 地球質(zhì)量 m=6.0 1024 kg，日地中心的距離 r=1.51011 m，地球表面處的重力加速度 g=10 m/s2， 1 年約為 3.2 107 s，試估算目前太陽的質(zhì)量 M . -27 4 -27 kg,電子質(zhì)量 me=0.9 （ 2）已知質(zhì)子質(zhì)量 mp=1.6726 10 kg, 2 He 質(zhì)量 mα =6.6458 10

34、 10-30 kg，光速 c=3 108 m/s，求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能 . （ 3）又知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能 ω =1.35 103 W/m 2，試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命 .（估算結(jié)果只需要一位有效數(shù) 字） 【解析】 （1）地球繞太陽的運(yùn)動近似地認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動 .由 G Mm 2 2 r 得： 2 m( ) r T 4 2r 3

35、 M= 2 . GT 又因?yàn)?g= GM 所以 M= 4 2 r 3 m =2 10 30 kg. R 2 2 2 gR T 2 2 -12 (2) E= mc =(2 me+4mp -mα) c =4.2 10 J. 1 E= M 10% Δ E，太陽每秒輻射的總能量 E′

36、(3)太陽中 1 H 減少 10%放出的總能量 4mp 2me =4π r2ω ，所以太陽保持在主序星階段壽命 t= E =10 10 年 . E 【答案】 (1)2 1030 kg (2)4.2 10-12 J (3)10 10 年 10.已知氘核的質(zhì)量為 2.0136 u，中子的質(zhì)量為 1.0087 u， 32 He 核的質(zhì)量為 3.0150 u. （ 1）寫出兩個氘核聚變成 23 He 的核反應(yīng)方程 . （ 2）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能 .

37、 （ 3）若兩氘核以相等的動能 0.35 MeV 做對心碰撞，即可發(fā)生上述核反應(yīng)，且釋放的 核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則反應(yīng)中生成的 3 2 He 核和中子的動能各是什么？ 【解析】 應(yīng)用質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒不難寫出核反應(yīng)方程為： 2 2 3 1 1 H+ 1 H → 2 He+ 0 n 由題給條件可 m=2.0136 2-(3.0150+1.0087)= 0.0035 u E= mc2=931.5 0.0035=3.26 MeV 因?yàn)樵摲磻?yīng)

38、中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即轉(zhuǎn)化為 核和中子的質(zhì)量分別為 m1、m2，速度分別為 v1、 v2. 則由動量守恒及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得 m1v1-m2v2=0 Ek1+Ek2=2Ek0+ E 解方程組，可得 Ek1= 1 (2Ek0+ E)= 1 (20.35+3.26) 4 4 =0.99 MeV Ek2= 3 (2Ek0+ E)= 3 (2 0.35+3.26) 4 4 =2.97 MeV 【答案】 （ 1） 2 2 3 1 1 H+ 1 H→ 2 He+ 0 n

39、 (2)3.26 MeV  32 He 核和中子的動能 .若設(shè) 32 He (3)0.99 MeV ； 2.97 MeV 第二十四章 原子核 一、選擇題 1．下列核反應(yīng)方程中，哪些是平衡的 [ ] A ． 1 50 B + ( 粒 子 ) 173 N + 11 H B ． 21 73 A l+ 01 n 1227 M g + ( 質(zhì) 子 ) C ． 49 B e+ 24

40、H e 1 26 C + ( 中 子 ) D ． 1 74 N + 24 H e 1 78 O + ( 氘 核 ) 2．下面關(guān)于原子核衰變的說法中正確的是 [ ] A．發(fā)生 α衰變時，原子在周期表中的位置向前移兩位 B．發(fā)生 β衰變時原子在周期表中的位置向后移一位 C． α 、 β衰變不能同時發(fā)生 D．發(fā)生 β衰變時原子核質(zhì)量基本上不變 3．同位素指的是 [ ] A. 具有相同的核子數(shù)而質(zhì)子數(shù)不同的原子 B. 具有相同的質(zhì)子數(shù)而核子數(shù)不同的原子 C. 具有相同的核子數(shù)而中子數(shù)不同的原子 D. 具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同

41、的原子 4．盧瑟福的 α 粒子散射實(shí)驗(yàn)第一次顯示了 [ ] A．質(zhì)子比電子重 B．原子的全部正電荷都集中在原子核里 C． α 粒子是帶正電的 D．可以用人為方法產(chǎn)生放射性現(xiàn)象 5．在 α 粒子散射的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng) α 粒子最接近金核時 [ ] A． α 粒子動能最小 B ．α 粒子受到的庫侖力最大 C． α 粒子電勢能最小 D ．α 粒子與金核間有核力作用 6．一個放射性元素的原子核放出一個 α 粒子和一個 β 粒子后，其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù) 的變化是 [ ] A．質(zhì)子數(shù)減少 3個，中子數(shù)減少 1個 B．質(zhì)子數(shù)減少 2個

42、，中子數(shù)減少 1個 C．質(zhì)子數(shù)減少 1個，中子數(shù)減少 3個 D．質(zhì)子數(shù)減少 1 個，中子數(shù)減少 2 個 7．下列關(guān)于放射性元素半衰期的說法中 , 正確的是 [ ] A. 溫度升高半衰期縮短 B. 壓強(qiáng)增大半衰期增長 C. 半衰期由該元素質(zhì)量多少決定 D.半衰期與該元素質(zhì)量、壓強(qiáng)、溫度無關(guān) 8．設(shè)質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為 m1、m2和m3．那么，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成 一個氘核時，釋放的能量是 [ ] 3 2 1 2 2 A． mc B． ( m+m)c C． ( m3- m

43、2- m1)c 2 D． ( m1+m2- m3)c 2 9．重核的裂變和輕核的聚變是人類利用原子核能的兩種主要方法，下面關(guān)于它們的說 法中正確的是 [ ] A．裂變和聚變過程都有質(zhì)量虧損 B．裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量有所增加 C．裂變過程質(zhì)量有所增加，聚變過程有質(zhì)量虧損 D．裂變和聚變過程質(zhì)量都有所增加 5．某原子核的衰變過程為 X（ β ）→ Y（ α ）→ Z[ 符號（ β ）→表示放射一個 β 粒子， （ α ）→表示放射一個 α粒子 ] ，下列說法正確的是 [ ] A. 核 X的中子數(shù)減

44、核 Z的中子數(shù)等于 2 B. 核 X的質(zhì)量數(shù)減核 Z的質(zhì)量數(shù)等于 5 C. 核 Z的質(zhì)子數(shù)比核 X的質(zhì)子數(shù)少 1 D. 原子核為 X 的中性原子中的電子數(shù)比原子核Y 的中性原子中的電子數(shù)多 1 6．甲乙兩種放射性元素質(zhì)量相等 , 半衰期之比為 3∶2, 下列說法中正確的是 [ ] A. 甲的衰變速度較大 B. 經(jīng)過某一相等的時間衰變后 , 甲乙剩余質(zhì)量比可以為 2∶1 C. 只要適當(dāng)改變條件 , 二者的半衰期可以相同 D.經(jīng)過某一相等的時間衰變后 , 甲乙剩余質(zhì)量比可為 1∶1 7．元素 X是

45、 Y的同位素 , 都具有放射性 , 分別進(jìn)行以下的衰變過程 : ， , 則下列說法正確的是 [ ] A. Q 與 S不再是同位素 B. X 和 R的原子序數(shù)可能相同 C. X 和 R的質(zhì)量數(shù)可能相同 D. R 的質(zhì)子數(shù)大于上述所有任何元素 8．在勻強(qiáng)磁場中，一靜止的放射性原子核發(fā)生衰 變，放出一個粒子后變?yōu)榱硪恍略雍耍? 為此拍得如圖 24-1 所示兩個相切的圓形徑跡的照片，則 [ ] A．圖甲為發(fā)生 α 衰變的照片，其中大圓為 α 粒子 甲 乙 圖 24-1

46、 的徑跡 B．圖甲為發(fā)生 β 衰變的照片，其中大圓為電子的徑跡 C．圖乙為發(fā)生 α 衰變的照片，其中大圓為 α 粒子的徑跡 D．圖乙為發(fā)生 β 衰變的照片，其中大圓為電子的徑跡 二、填空題 ***1 ．1919 年英國物理學(xué)家 盧瑟福 用 α 粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，核反應(yīng)方程式 為 147 N +24 He → 178 O + 11 H ．1932 年英國物理學(xué)家 查德威克 用α 粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了 中子，核反應(yīng)方程式為 49 Be + 24 He → 126 C + 01 n ． 2．

47、一個原子核，它的符號是 3895 Sr ，那么該原子核中有 個質(zhì)子， 個中子． 3．鉍 210的半衰期是 5d， 10g的鉍 210經(jīng)過 10d后，還應(yīng)該剩下 g ． 4．放射性同位素應(yīng)用較廣，它應(yīng)用的兩個主要方面是利用它的 _______和 _______． 5．A 和 B 是兩種放射性同位素 , 當(dāng) A 有 7/8 的原子核發(fā)生衰變時 , B 恰好有 15/16 的原 子核發(fā)生衰變 , A 的半衰期是 12 天 , 則 B 的半衰期是 ______天 . 6．放射性原子核 A經(jīng)一系列 α 和 β 衰變變?yōu)樵雍?B．若 B 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比

48、 A 核少 8， 中子數(shù)比 A核少 16．則發(fā)生 β 衰變的次數(shù)為 次． 三、計(jì)算題（ 1u=1.660555x10 -27 kg） 1．某行星內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)，三個  α 粒子結(jié)合成一個碳核  126 C 要放出能量，已知  α 粒子 的質(zhì)量為  4.002 6 u  ，碳核質(zhì)量為  12.000 0 u  ，求： （ 1）三個 α 粒子結(jié)合成一個碳核放出的能量． （ 2） 1.2 kg 氦完全結(jié)合成碳放出的能量． 2．用 γ 光子轟擊氘核，

49、使之分解為中子和質(zhì)子．已知氘核的質(zhì)量為 2.013 5 u ，中子 質(zhì)量為 1.008 6 u ，質(zhì)子質(zhì)量為 1.007 2 u ．求： （ 1）氘核需吸收的能量． （ 2）為使氘核分解為中子和質(zhì)子， γ 光子的波長不應(yīng)大于多少． 3．靜止的鐳核 88226 Ra 發(fā)生 α 衰變，變?yōu)殡焙? 86222 Rn ．已知鐳核質(zhì)量為 226.025 4 u ， 氡核質(zhì)量為 222.016 3 u ， α 粒子質(zhì)量為 4.002 6 u ．（ 1）求衰變時放出的能量 E． 4．靜止的放射性原子核 mz X 發(fā)生 α 衰變時，設(shè)放

50、出的能量都轉(zhuǎn)變成了 α 粒子和新核 Y的動能．若測得 α 粒子的動能為 E，求新核 Y的動能及衰變放出的能量． 第二十四章 原子核 [ 提高測試 ] 一、選擇題 1．盧瑟福的 α粒子散射實(shí)驗(yàn)第一次顯示了 [ ] A．質(zhì)子比電子重 B．原子的全部正電荷都集中在原子核里 C． α粒子是帶正電的 D．可以用人為方法產(chǎn)生放射性現(xiàn)象 2．在 α粒子散射的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng) α 粒子最接近金核時 [ ] A． α粒子動能最小 B ．α粒子受到的庫侖力最大 C．α粒子電勢能最小 D ．α粒子與金核間有

51、核力作用 3．一個放射性元素的原子核放出一個 α粒子和一個 β粒子后，其核內(nèi)質(zhì)子 數(shù)和中子數(shù)的變化是 [ ] A．質(zhì)子數(shù)減少 3個，中子數(shù)減少 1個 B．質(zhì)子數(shù)減少 2個，中子數(shù)減少 1個 C．質(zhì)子數(shù)減少 1個，中子數(shù)減少 3個 D．質(zhì)子數(shù)減少 1 個，中子數(shù)減少 2 個 4．下列關(guān)于放射性元素半衰期的說法中 , 正確的是 [ ] A. 溫度升高半衰期縮短 B. 壓強(qiáng)增大半衰期增長 C.半衰期由該元素質(zhì)量多少決定 D.半衰期與該元素質(zhì)量、壓強(qiáng)、溫度無關(guān)

52、 5．某原子核的衰變過程為 X（β）→ Y（α ）→ Z[ 符號（ β）→表示放射一個β粒子，（ α）→表示放射一個 α粒子 ] ，下列說法正確的是 [ ] A. 核X的中子數(shù)減核 Z的中子數(shù)等于 2 B. 核X的質(zhì)量數(shù)減核 Z的質(zhì)量數(shù)等于 5 C. 核Z的質(zhì)子數(shù)比核 X的質(zhì)子數(shù)少 1 D. 原子核為 X 的中性原子中的電子數(shù)比原子核 Y 的中性原子中的電子數(shù)多 1 6．甲乙兩種放射性元素質(zhì)量相等 , 半衰期之比為 3∶2, 下列說法中正確的 是 [ ] A. 甲的衰變速度較大 B. 經(jīng)過某一相等的時間衰變后 ,

53、 甲乙剩余質(zhì)量比可以為 2∶1 C.只要適當(dāng)改變條件 , 二者的半衰期可以相同 D.經(jīng)過某一相等的時間衰變后 , 甲乙剩余質(zhì)量比可為 1∶1 7 ．元素 X是 Y的同位 素 , 都具有放 射性 , 分別進(jìn)行以下 的衰變 過程 : ， , 則下列說法正確的是 [ ] A. Q 與 S不再是同位素 B. X 和 R的原子序數(shù)可能相同 C. X 和 R的質(zhì)量數(shù)可能相同 D. R 的質(zhì)子數(shù)大于上述所有任何元素 8．在勻強(qiáng)磁場中，一靜止的放射性原子核 發(fā)生衰變，放出一個粒子后變?yōu)榱硪恍略雍耍? 為

54、此拍得如圖 24-1 所示兩個相切的圓形徑跡的 甲 乙 圖 24-1 照片，則 [ ] A．圖甲為發(fā)生 α 衰變的照片，其中大圓為 α 粒子的徑跡 B．圖甲為發(fā)生 β 衰變的照片，其中大圓為電子的徑跡 C．圖乙為發(fā)生 α 衰變的照片，其中大圓為 α 粒子的徑跡 D．圖乙為發(fā)生 β 衰變的照片，其中大圓為電子的徑跡 二、填空題 1． A 和 B 是兩種放射性同位素 , 當(dāng) A 有 7/8 的原子核發(fā)生衰變時 , B 恰好有 15/16 的原子核發(fā)生衰變 , A 的半衰期是 12 天 ,

55、則 B 的半衰期是 ______天. 2．一對正負(fù)電子相撞時，會同時消失而轉(zhuǎn)化為一對頻率相同的光子，這對 光子的頻率應(yīng)是 Hz ． ( 電子質(zhì)量 m -30 kg ，普朗克常量 =0.91 10 h=6.6 10-34 Js) 3．放射性原子核 A 核少 8，中子數(shù)比  A 經(jīng)一系列 α 和 β 衰變變?yōu)樵雍?A 核少 16．則發(fā)生 β 衰變的次數(shù)為  B．若 B 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比 次． 三、計(jì)算題

56、 1．為了測定某水庫的蓄水量 , 用一瓶放射性同位素溶液倒入水庫，入時該溶液每分鐘有 6107 個原子核發(fā)生衰變 , 這種同位素的半衰期為 3 儲水量為多大． ( 保留 1 位有效數(shù)字 )  已知倒 2 天， 8 求水庫的 2．靜止的鐳核 22688 Ra 發(fā)生 α 衰變，變?yōu)殡焙?86222 Rn ．已知鐳核質(zhì)量為 226.025 4 u ，氡核質(zhì)量為 222.016 3 u ，α 粒子質(zhì)量為 4.002 6 u ．（1）求衰變時放出 的能量 E．（ ）設(shè)衰變時放出的能量都轉(zhuǎn)變成了 α 粒子和氡核的動能，求 α

57、 粒 2 子的動能 EK． 3．靜止的放射性原子核 mz X 發(fā)生 α 衰變時，設(shè)放出的能量都轉(zhuǎn)變成了 α 粒子和新核 Y 的動能．若測得 α 粒子的動能為 E，求新核 Y 的動能及衰變放出的 能量． 光學(xué)、原子物理（ A 卷） 一、選擇題（本題共 8 小題，每小題 5 分，共 40 分 .每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一 項(xiàng)符合要求，選對得 5 分，選錯或不答得 0 分） 1.一束光線從空氣射入水中，入射角為 50， 在界面處， 光的一部分被反射，一部分被 折射，則反射光與折射光的夾角可能是

58、 A. 小于 40 B. 大于 130 C.在 40 ~80之間 D.在 80 ~130 【答案】 D 2.甲、乙兩種單色光垂直穿過一塊厚玻璃磚，已知它們在玻璃中通過的時間 t 甲 E 乙 ,n 甲>n 乙 B. E 甲n 乙 D.E 甲>E 乙 ,n 甲

59、 【答案】 B 3.有三個核反應(yīng)方程分別是： 2 3 4 1 (1) 1 H+ 1 H → 2 He+ 0 n 226 222 4 (2) 88 Ra→ 66 Rn+ 2 He 235 1 90 136 1 (3) 92 U+ 0 n→ 34 Xe+ 58 Sr+10 0 n 它們的核反應(yīng)類型分別是 A.

60、 B. C. D. 【答案】 B 4.氫原子從量子數(shù) n=1 的基態(tài)躍遷到量子數(shù) n=2 ①由 r n=n2r1 知電子的環(huán)繞半徑為原來的4 ②由 En= 1 E1 知?dú)湓拥哪芰繙p為原來的 1 2 4 n ③由 Ekn = 1 Ek1

61、 知電子的動能減為原來的 1 n 2 4 ④氫原子的電子的電勢能增加 A. ①②④ B. C.①② D. 【答案】 B 5.如圖 1 所示，光從 A 點(diǎn)射入圓形玻璃， 而從 B 點(diǎn)射出， 若出射光線相對于入射光線的偏向角為 30， AB 弧所對的圓心角為 120，下列說法正確的是

62、 圖 1 A. 玻璃的折射率是 2 B. 玻璃的折射率是 3 C.光線在 A 點(diǎn)的入射角為 105 6 2 D. 玻璃的折射率是 2 sin 1 【解析】 光路圖如圖所示 .由幾何知識知， θ 1=45 ,θ2=30，所以 n= sin 2  2 . 【答案】 A 6.在演示光電

63、效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射 鋅板時，驗(yàn)電器的指針就張開一個角度，如圖 2 圖 2 A. B. C. D. 【解析】 鋅板在弧光燈照射下發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，即打出了光電子，所以鋅板和驗(yàn)電器指針都帶了正電荷 . 【答案】 B 7.圖 3 是倫琴射線管的示意圖，其中的 E、F 是兩種射線 .關(guān)于裝置，則下列說法正確的是 圖 3 A. E1 可以是低壓交流電源， E2 是高壓直

64、流電源，且 B. 射線 E、F 都是高速電子流 C.射線 E 是高速電子流，射線 F 是倫琴射線 D. 射線 E 是能量很大的 γ 射線，射線 F 是倫琴射線  E2 的左端為電源正極 【答案】 C 8.下列說法正確的是 A. 當(dāng)氫原子從 n=2  的狀態(tài)躍遷到  n=6 B. C.同一元素的兩種同位素具有相同的核子數(shù) D. 中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時吸收能量 【答案】 B 二、填空題（本

65、題共  3 小題，每小題  6 分，共  18 9.如圖  4 給出氫原子最低的  4 個能級，在這些能級間躍遷所輻射的光子的頻率最多有  P 種，其中最小頻率為 ν min，則 P=_____ 種， ν min=_____Hz. 圖 4 【解析】 由圖可知可輻射光子的頻率有 6 種，其中由 n=4 躍遷至 n=3 能級的光子能量 最小，頻率最小 .由 hν min=E4-E3 得： ν min= E4 E3 =1.61014 Hz. h

66、 【答案】  6；  1.6 1014 10. （ 1）  yx B+  α →  137 N+ 10 n  x=_____,y=_____. (2) 73 Li+p  → α +_____. 【答案】  (1)5;10(2)  4 2  He 11.如圖 5 所示，電路研究真空光電管的應(yīng)用，已知其陰極金屬材料的極限頻率為 4.5 14 電路中電流計(jì)偏角將 _____，發(fā)生光電效應(yīng)時，延長光照時間，電流計(jì)示數(shù)將 _____. 圖 5 【答案】 正；增大；不變 三、論述、計(jì)算題（本題共 3 小題，共 42 12.（ 12 分）如圖 6 所示是一種光電計(jì)數(shù)裝置的原理圖，被計(jì)數(shù)的制品放在