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為進行電子和原子的研究開創(chuàng)了新的實驗技術. J·J·湯姆遜于1906年獲諾貝爾獎. 第三節(jié) 天然放射性的發(fā)現(xiàn) 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

在研究原子物理時，科學家們經常借用宏觀模型進行模擬．在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運動來模擬研究電子繞原子核的運動．當然這時的向心力不是粒子間的萬有引力（可忽略不計），而是粒子間的靜電力．設氫原子中，電子和原子核的帶電量大小都是e=1.60×10-19C，電子在第一、二可能軌道運行時，其運動半徑分別為r1、r2，且r2=4r1，其中r1=0.53×10-10m．據(jù)此試求：
（1）電子分別在第一、二可能軌道運行時的動能；
（2）當電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時，原子還須吸收10.2eV的光子，那么氫原子的電勢能增加了多少eV？（靜電力恒K=9.0×109N?m2/C2）
（3）氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環(huán)形電流，試計算氫原子處于n=2的激發(fā)態(tài)時，核外電子運動的等效電流．（保留一位有效數(shù)字）（設電子質量為m=0.91×10-30kg）？

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選做題（請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對應字母后的方框涂滿涂黑，如都作答則按A、B兩小題評分．）
A．（選修模塊3-3）
（1）下列說法中正確的是
D
D
；
A．隨著低溫技術的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達到絕對零度
B．用手捏面包，面包體積會縮小，說明分子之間有間隙
C．分子間的距離r存在某一值r0，當r大于r0時，分子間斥力大于引力；當r小于r0時分子間斥力小于引力
D．由于液體表面分子間距離大于液體內部分子間的距離，液面分子間表現(xiàn)為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢
（2）如圖1所示，一定質量的理想氣體發(fā)生如圖所示的狀態(tài)變化，狀態(tài)A與狀態(tài)B 的體積關系為VA
小于
小于
VB（選填“大于”、“小于”或“等于”）； 若從A狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中氣體對外做了100J的功，則此過程中
吸熱
吸熱
（選填“吸熱”或“放熱”）
（3）冬天到了，很多同學用熱水袋取暖．現(xiàn)有某一熱水袋內水的體積約為400cm3，它所包含的水分子數(shù)目約為多少個？（計算結果保留1位有效數(shù)字，已知1mol水的質量約為18g，阿伏伽德羅常數(shù)取6.0×1023mol-1）．

B．（選修模塊3-4）
（1）下列說法中正確的是
C
C

A．光的偏振現(xiàn)象證明了光波是縱波
B．在發(fā)射無線電波時，需要進行調諧和解調
C．在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象
D．考慮相對論效應，一條沿自身長度方向運動的桿其長度總比桿靜止時的長度長
（2）如圖2所示為一列簡諧橫波t=0時刻的波動圖象，已知波沿x軸正方向傳播，波速大小為0.4m/s．則在圖示時刻質點a、b所受的回復力大小之比為
2：1
2：1
，此時刻起，質點c的振動方程是：
y=15cos10πt
y=15cos10πt
cm．
（3）如圖3所示的裝置可以測量棱鏡的折射率，ABC表示待測直角棱鏡的橫截面，棱鏡的頂角為α，緊貼直角邊AC是一塊平面鏡，一光線SO射到棱鏡的AB面上，適當調整SO的方向，當SO與AB成β角時，從AB面射出的光線與SO重合，在這種情況下僅需則棱鏡的折射率n為多少？
C．（選修模塊3-5）
（1）下面核反應中X代表電子的是
C
C

A．
 
14
7
N+
 
4
2
He→
 
17
8
O+X
B．
 
4
2
He+
 
27
13
Al→
 
30
15
P+X
C．
 
234
90
Th→
 
234
91
Pa+X
D．
 
235
92
U+
 
1
0
n→
 
144
56
Ba+
 
89
36
Kr+3X
（2）從某金屬表面逸出光電子的最大初動能EK與入射光的頻率ν的圖象如圖4所示，則這種金屬的截止頻率是
4.3×1014
4.3×1014
HZ；普朗克常量是
6.6×10-34
6.6×10-34
Js．
（3）一個靜止的鈾核
 
232
92
U（原子質量為232.0372u）放出一個α粒子（原子質量為4.0026u）后衰變成釷核
 
228
90
Th（原子質量為228.0287u）．（已知：原子質量單位1u=1.67×10-27kg，1u相當于931MeV）
①算出該核衰變反應中釋放出的核能？
②假設反應中釋放出的核能全部轉化為釷核和α粒子的動能，則釷核獲得的動能與α粒子的動能之比為多少？

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德國物理學家弗蘭克林和赫茲進行過氣體原子激發(fā)的實驗研究．如圖（1）他們在一只陰極射線管中充了要考察的汞蒸氣．陰極發(fā)射出的電子受陰極K和柵極R之間的電壓UR加速，電子到達柵極R時，電場做功eUR．此后電子通過柵極R和陽極A之間的減速電壓UA．通過陽極的電流如圖（2）所示，隨著加速電壓增大，陽極電流在短時間內也增大．但是到達一個特定的電壓值UR后．觀察到電流突然減�。谶@個電壓值上，電子的能量剛好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子．參加碰撞的電子交出其能量，速度減小，因此到達不了陽極，陽極電流減�。甧UR即為基態(tài)氣體原子的激發(fā)能．得到汞原子的各條能級比基態(tài)高以下能量值：4.88eV，6.68eV，8.78eV，10.32eV．若一個能量為7.97eV電子進入汞蒸氣后測量它的能量可能是（　�。�

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（選修3—5）

⑴下列敘述中不符合物理學史的是              

A．麥克斯韋提出了光的電磁說

B．愛因斯坦為解釋光的干涉現(xiàn)象提出了光子說

C．湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，并首先提出原子的核式結構模型

D．貝克勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙（Pa）和鐳（Ra）

E．盧瑟福的α粒子散射實驗可以用來估算原子核半徑和原子的核電荷數(shù)。

 (2) 2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中A為陰極，K為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓�，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極A，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是     

A. 光電管陰極材料的逸出功為4.5eV

B. 若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零

C. 若用光子能量為12eV的光照射陰極A，光電子的最大初動能一定變大

D. 若用光子能量為9.5eV的光照射陰極A，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零

⑶用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線。調高電子的能量再此進行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條。用△n表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調高后電子的能量。根據(jù)氫原子的能級圖可以判斷，△n和E的可能值為（  ）

A、△n=1，13.22 eV <E<13.32 eV

B、△n=2，13.22 eV <E<13.32 eV

C、△n=1，12.75 eV <E<13.06 eV

D、△n=2，12.75 eV <E<13.06 eV

⑷1914年，夫蘭克和赫茲在實驗中用電子碰撞靜止原子的方法，使原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，來證明玻爾提出的原子能級存在的假設。設電子的質量為m,原子的質量為m0，基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能級差為ΔE，試求入射電子的最小動能。（假設碰撞是一維正碰）

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(2011年金華十校聯(lián)考)在研究原子物理時，科學家經常借用宏觀模型進行模擬．在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運動來模擬研究電子繞原子核的運動．當然這時的向心力不是粒子間的萬有引力(可忽略不計)，而是粒子的靜電力．設氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是e＝1.60×10－19 C，電子在第1、2可能軌道

運行時，其運動半徑分別為r1＝0.53×10－10 m，r2＝4r1，據(jù)此求：

(1)電子分別在第一、二可能軌道運行時的動能(以eV為單位)．

(2)當電子從第一可能軌道躍遷到第二可能軌道時，原子還需吸收10.2 eV的光子，那么電子的電勢能增加了多少？(靜電力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)

 

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