Question

（1）下列说法中正确的是______
A．X射线是处于激发态的原子核辐射出的
B．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1
C．光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应揭示了光具有波动性
D．原子核的半衰期不仅与核内部自身因素有关，还与原子所处的化学状态有关
（2）氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为______eV．现有一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有______种．
（3）一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，到达最高点时速度为v，炮弹在最高点爆炸成两块，其中一块恰好做自由落体运动，质量为．则另一块爆炸后瞬时的速度大小______．

Answer 1

【答案】分析：（1）x射线又叫伦琴射线，它是由原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波；
β衰变指原子核内的中子发生衰变，一个中子衰变为一个质子和一个电子，所以核电荷数+1，原子序数+1；
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．
（2）当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，光子的能量恰好等于金属的逸出功．根据玻尔理论求出氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子的能量．一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，任意两个能级间产生一次跃迁，发出一种频率的光子，共产生C种频率不同的光子．当光子的能量大于金属的逸出功时就能产生光电效应．
（3）炮弹在最高点爆炸时动量守恒，由动量守恒定律可求出爆炸后另一块弹片的速度大小．
解答：解：（1）A、x射线又叫伦琴射线，它是由原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波；故A错误
B、β衰变指原子核内的中子发生衰变，一个中子衰变为一个质子和一个电子，所以核电荷数+1，原子序数+1； 故B正确
C、光电效应和康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C错误
D、放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．故D错误
故选B．
（2）据题，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，光子的能量恰好等于金属的逸出功．
根玻尔理论得知，该光子的能量E=E₄-E₂=-0.85eV-[-3.4eV]=2.55eV 
  一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，共产生C=10种频率不同的光子．其中有6种能量大于金属的逸出功，能产生光电效应．
（3）爆炸后一块恰好做自由落体运动，则该弹片速度大小为零，
设另一块爆炸后瞬时速度大小为v₁，
则爆炸过程中动量守恒，有mv=0+mv₁，
v₁=v
故答案为：（1）B （2）2.55，6（3）v
点评：（1）本题考查原子光谱及能级公式和跃迁知识，要明确光子都是由原子或原子核激发时发出的一种能量形式．
（2）本题是玻尔理论与光电效应规律的综合，其桥梁是光子的频率．基本题．
（3）对于爆炸、碰撞等过程，系统所受的外力不为零，但内力远大于外力，系统的动量守恒．