北京益智学校春季班教师版讲义第八讲原子物理

板块五原子物理部分一、选择题：在下列每小题给出的四个答案中，至少有一个答案是正确的，把正确答案全选出来．1．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（）A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C．在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D．铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb)的过程中，要经过8次衰变和10次衰变答案：BC2．如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有（）A．打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B．射线和射线的轨迹是抛物线C．射线和射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b答案：AC3．英国物理学家卢瑟福通过粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构学说，该学说包括的内容有（）A．原子的中心有一个很小的原子核B．原子的全部正电荷集中在原子核内C．原子的质量几乎全部集中在原子核内D．原子是由质子和中子组成的答案：ABC4．在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对粒子的作用，则关于该原子核的位置，正确的是（）A．一定在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．一定在④区域答案：A5．如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（）A．放在A位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少答案：AD6．在下列四个方程，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（）114156923610235923XBaKrnU230143015XSiP32349023892XThU42349123490XPaThA.X1是粒子B.X2是质子C.X3是中子D.X4是电子答案：D7．下列氘反应中属于核聚变的是（）A.nHeHH10423121B.ePaTh012349123490C.nSrXenU1095381395410235922D.nOHeBe101264294答案：A8．下列四个方程中，表示衰变的是（）A.ThU2349023892He42B.eNgNa0124122411C.31415692361023592BaKrnUn10D.nHeHH10423121答案：AB9．某原子核的衰变过程为：PYX衰变衰变，则（）A．X的中子数比P的中子数少2B．X的质量数比P的质量数多5C．X的质子数比P的质子数少1D．X的质子数比P的质子数多1答案：D10．已知汞原子可能的能级为E1＝－10.4eV,E2＝－5.5eV,E3=－2.7eV,E4＝－1.6eV。一个自由电子的总能量为9eV，与处于基态的汞原子发生碰撞，已知碰撞过程中不计汞原子动量的变化，则电子可能剩余的能量为（）A.0.2eVB.1.4eVC.2.3eVD.5.5eV答案：A11．由图可得出结论（）A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量答案：C12．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（）A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV答案：D13．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV,氦离子的能级示意图如图所示．在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A．42.8eV（光子）B．43.2eV（电子）C．41.0eV（电子）D．54.4eV（光子）答案：A14．用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子，现测得这些氢原子发射的光子频率仅有三种，分别为1、2和3，且123。则入射光子的能量应为（）A.h1B.h2C.h(1＋2）D.h3答案：CD15．静止的镭核23686Ra发生衰变，释放出的粒子的动能为E0,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（）A.202224cEB.20222226cEC.20cED.202cE答案：B16．下列说法正确的是（）A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．所有的铀核俘获中子后都能裂变C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的答案：C17．由原子核的衰变规律可知（）A．放射性元素一次衰变就同时产生射线和射线B．放射性元素发生衰变，产生的新核的化学性质不变C．放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D．放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少1答案：CD18．一群处于基态的氢原子受某种单色光照射时，只能发射甲、乙、丙三种单色光，其中甲光的波长最短，丙光的波长最长，则甲、丙这两种单色光的光子能量之比E甲:E丙等于（）A.3:2B.6:1C.32:5D.9:4答案：C19．有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能．现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是（）A．让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出B．让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出C．让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出D．让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出答案：AD20．用紫外线照射一些物质时会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为1E和2E，下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是（）A．两次均向高能级跃迁，且1E2EB．两次均向低能级跃迁，且1E2EC．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且1E2ED．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且1E2E答案：D21.“秒”是国际单位制中的时间单位，它等于133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波周期的9192631770倍．据此可知，该两能级之间的能量差为（普朗克常量h=6.63×1034J·s)（）A.7.21×10-24eVB.6.09×10-24eVC.3.81×10-5eVD.4.50×10-5eV答案：BC22．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质．1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是（）A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成答案：B23．一个电子（质量为m、电荷量为－e)和一个正电子（质量为m、电荷量为e），以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为．若这两个光子的能量都为h，动量分别为p和p'，下面关系正确的是（）A.h=mc2，p=p'B.h=21mc2，p=p'C.h=mc2＋Ek，p=－p'D.h=21(mc2＋Ek)，p=－p'答案：C24．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（e）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为e＋3717Cl3718Ar＋01e,己知3717Cl核的质量为36.95658u,3718Ar核的质量为36.95691u，01e的质量为0.00055u,lu质量对应的能量为931.5MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（）A.1.33MeVB.0.82MeVC.0.51MeVD.0.31MeV答案：B25．已知氦离子He能级En与量子数n的关系和氢原子能级公式类似，处于基态的氦离子He的电离能力为E=54.4eV．为使处于基态的氦离子He处于激发态，入射光子所需的最小能量为（）A.13.6eVB.40.8eVC.48.4eVD.54.4eV答案：B26．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出、、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力也最强D.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4答案：B27.“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程．中徽子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下面的说法中正确的是（）A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中徽子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能答案：AB28．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1:16（）A．该原子核发生了衰变B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动C．原静止的原子核的原子序数为15D．沿大回和沿小圆运动的粒子的周期相同答案：BC29．中子n、质子P、氘核D的质量分别为nm、Pm、Dm．现用光子能量为E的射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程＋D=p＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）A.2])[(2EcmmmnPDB.2])[(2EcmmmPnDC.2])[(2EcmmmnPDD.2])[(2EcmmmPnD答案：C二、计算题：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和相应的单位．1．如图所示，静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应，63Li＋10n31H＋42He,若已知He的速度为v2=2.0×104m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：(1)31H的速度是多大？(2）在图中画出粒子31H和42He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．(3）当粒子42He旋转了3周时，粒子31