3．7

2．7

1．9

15．（13分）一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：

（1）氢原子可能发射几种频率的光子？

（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光 

子的能量是多少电子伏？

（3）用（2）中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发

生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动

能是多大？

几种金属的逸出功

金属

铯

钙

镁

钛

逸出功W/eV

14．（14分）如图所示，在边长为a的等边三角形bcd所围区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，某一时刻静止于b点处的原子核X发生α衰变，α粒子沿bc方向射入磁场，经磁场偏转后恰好由d射出且与cd边相切．已知α粒子质量为m，电荷量为2e，剩余核的质量为M，衰变过程中释放的核能全部转化为动能，求原子核X的质量．

13．（13分）人们常说“水滴石穿”，请你根据下面提供的信息，估算出水对石头的冲击力的大小．一瀑布落差为h=20m，水流量为Q=0．10m³/s，水的密度kg/m³，水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零．（落在石头上的水立即流走，在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力，g取10m/s²）

（2）已知打点计时器每隔0．02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为__________kg?m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为___________kg?m/s（保留三位有效数字）．

（3）试说明（2）中两结果不完全相等的主要原因是_____________________________．

       气垫导轨做验证动量守恒定律的实

       验．气垫导轨装置如图（a）所示，

       所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、

       弹射架等组成．在空腔导轨的两个工

       作面上均匀分布着一定数量的小孔，

       向导轨空腔内不断通入压缩空气会从

       小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图 (b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．

（1）下面是实验的主要步骤：

       ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

       ②向气垫导轨通入压缩空气；

       ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器这弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；

       ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；

       ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；

       ⑥先______________，然后___________________，让滑块带动纸带一起运动；

       ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示；

       ⑧测得滑块1（包括撞针）的质量310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g．试完善实验步骤⑥的内容．

12．（12分）某同学利用打点计时器和

11．（8分）正电子（PET）发射计算机断层显像：它的基本原理是：将放射性同位素¹⁵O注入人体，参与人体的代谢过程．¹⁵O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：

     （1）写出¹⁵O的衰变和正负电子湮灭的方程式．

     （2）将放射性同位素¹⁵O注入人体，¹⁵O的主要用途（）

A．利用它的射线                           B．作为示踪原子  

C．参与人体的代谢过程                 D．有氧呼吸

（3）设电子质量为m，电量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长=         ．

     （4）PET中所选的放射性同位素的半衰期应           ．（填“长”或“短”或“长短均可”）