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    为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术. J·J·汤姆逊于1906年获诺贝尔奖. 第三节 天然放射性的发现 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    在研究原子物理时，科学家们经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力（可忽略不计），而是粒子间的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电量大小都是e=1.60×10-19C，电子在第一、二可能轨道运行时，其运动半径分别为r1、r2，且r2=4r1，其中r1=0.53×10-10m．据此试求：
    （1）电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能；
    （2）当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还须吸收10.2eV的光子，那么氢原子的电势能增加了多少eV？（静电力恒K=9.0×109N?m2/C2）
    （3）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，试计算氢原子处于n=2的激发态时，核外电子运动的等效电流．（保留一位有效数字）（设电子质量为m=0.91×10-30kg）？

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    选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑，如都作答则按A、B两小题评分．）
    A．（选修模块3-3）
    （1）下列说法中正确的是
    D
    D
    ；
    A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度
    B．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙
    C．分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力
    D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
    （2）如图1所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，状态A与状态B 的体积关系为VA
    小于
    小于
    VB（选填“大于”、“小于”或“等于”）； 若从A状态到C状态的过程中气体对外做了100J的功，则此过程中
    吸热
    吸热
    （选填“吸热”或“放热”）
    （3）冬天到了，很多同学用热水袋取暖．现有某一热水袋内水的体积约为400cm3，它所包含的水分子数目约为多少个？（计算结果保留1位有效数字，已知1mol水的质量约为18g，阿伏伽德罗常数取6.0×1023mol-1）．

    B．（选修模块3-4）
    （1）下列说法中正确的是
    C
    C

    A．光的偏振现象证明了光波是纵波
    B．在发射无线电波时，需要进行调谐和解调
    C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
    D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
    （2）如图2所示为一列简谐横波t=0时刻的波动图象，已知波沿x轴正方向传播，波速大小为0.4m/s．则在图示时刻质点a、b所受的回复力大小之比为
    2：1
    2：1
    ，此时刻起，质点c的振动方程是：
    y=15cos10πt
    y=15cos10πt
    cm．
    （3）如图3所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合，在这种情况下仅需则棱镜的折射率n为多少？
    C．（选修模块3-5）
    （1）下面核反应中X代表电子的是
    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）从某金属表面逸出光电子的最大初动能EK与入射光的频率ν的图象如图4所示，则这种金属的截止频率是
    4.3×1014
    4.3×1014
    HZ；普朗克常量是
    6.6×10-34
    6.6×10-34
    Js．
    （3）一个静止的铀核
     
    232
    92
    U    （原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核
     
    228
    90
    Th    （原子质量为228.0287u）．（已知：原子质量单位1u=1.67×10-27kg，1u相当于931MeV）
    ①算出该核衰变反应中释放出的核能？
    ②假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能与α粒子的动能之比为多少？

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    德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究．如图（1）他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气．阴极发射出的电子受阴极K和栅极R之间的电压UR加速，电子到达栅极R时，电场做功eUR．此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压UA．通过阳极的电流如图（2）所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大．但是到达一个特定的电压值UR后．观察到电流突然减小．在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子．参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此到达不了阳极，阳极电流减小．eUR即为基态气体原子的激发能．得到汞原子的各条能级比基态高以下能量值：4.88eV，6.68eV，8.78eV，10.32eV．若一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后测量它的能量可能是（　　）

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    （选修3—5）

    ⑴下列叙述中不符合物理学史的是              

    A．麦克斯韦提出了光的电磁说

    B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说

    C．汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型

    D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了放射性元素钋（Pa）和镭（Ra）

    E．卢瑟福的α粒子散射实验可以用来估算原子核半径和原子的核电荷数。

     (2) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是     

    A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

    B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零

    C. 若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大

    D. 若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

    ⑶用大量具有一定能量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。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次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=1，13.22 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，夫兰克和赫兹在实验中用电子碰撞静止原子的方法，使原子从基态跃迁到激发态，来证明玻尔提出的原子能级存在的假设。设电子的质量为m,原子的质量为m0，基态和激发态的能级差为ΔE，试求入射电子的最小动能。（假设碰撞是一维正碰）

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    (2011年金华十校联考)在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是e＝1.60×10－19 C，电子在第1、2可能轨道

    运行时，其运动半径分别为r1＝0.53×10－10 m，r2＝4r1，据此求：

    (1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)．

    (2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能增加了多少？(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)

     

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