原子及原子核物理習(xí)題.doc

光的波粒二象性 原子及原子核物理習(xí)題1如圖所示，一細(xì)束白光通過三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種單色光，并同時做如下實(shí)驗(yàn)：讓這三種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置在光屏上產(chǎn)生干涉條紋（雙縫間距和縫屏間距不變）；讓這三種單色光分別照射鋅板；讓這三種單色光分別垂直投射到一條直光纖的端面上；下列說法中正確的是（ ）A如果單色光b能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則單色光a一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)B單色光c的波動性最顯著C單色光a穿過光纖的時間最長 D單色光c形成的干涉條紋間距最小2如圖所示是倫琴射線管的裝置示意圖，關(guān)于該裝置，下列說法中正確的是（ ）A. E1可用低壓交流電源，也可用直流電源（蓄電池）B.E2是高壓直流電源，且E2的右端為電源的正極C.射線a、b均是電子流D.射線a是電子流、射線b是X射線3.如圖所示，已知用光子能量為2.82eV的紫光照射光電管中的金屬涂層時，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。若將電路中的滑動變阻器的滑頭P向右移動到某一位置時，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，電壓表讀數(shù)為1V，則該金屬涂層的逸出功約為（ ）A. 2. 910-19J B. 4.510-19JC. 2. 910-26J D. 4. 510-26 J4. A、B兩束不同頻率的光波均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，如果產(chǎn)生光電流的最大值分別為IA和IB，且IA IB，則下列關(guān)系正確的是（ ）A照射光的波長 B照射光的光子能量C單位時間內(nèi)照射到金屬板的光子數(shù) D照射光的頻率5 某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率v的關(guān)系圖象如圖所示。則由圖象可知( )A該金屬的逸出功等于hv0B遏止電壓是確定的，與照射光的頻率無關(guān)C若已知電子電量e，就可以求出普朗克常量hD入射光的頻率為2v0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hv06 如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)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(dāng)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4.5eVB.若增大入射光的強(qiáng)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)一定不為零7.用同一頻率的光照射到甲、乙兩種不同的金屬上，它們釋放的光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，它們的軌道半徑之比為R甲R乙31，則下述說法中正確的是( )A兩種金屬的逸出功之比為31 B兩種光電子的速度大小之比為31C兩種金屬的逸出功之比為13 D兩種光電子的動量大小之比為318.2003年全世界物理學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”，排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”裝置進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn)從輻射源射出的電子束經(jīng)兩個靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋，該實(shí)驗(yàn)說明（ ）A.光具有波動性 B.光具有波、粒二象性C.微觀粒子也具有波動性 D.微觀粒子也是一種電磁波9英國物理學(xué)家盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，該學(xué)說包括的內(nèi)容有（ ）A原子的中心有一個很小的原子核 B原子的全部正電荷集中在原子核內(nèi)C原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi) D原子是由質(zhì)子和中子組成的10如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，下面關(guān)于觀察到的現(xiàn)象的說法中正確的是（ ）A放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到熒光屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時稍少些C放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光D放在D位置時，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少11用一束單色光照射處于基態(tài)的一群氫原子，這些氫原子吸收光子后處于激發(fā)態(tài)，并能發(fā)射光子，現(xiàn)測得這些氫原子發(fā)射的光子頻率僅有三種，分別為、和，且 B兩次均向低能級躍遷，且C先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且17已知氦離子He能級En與量子數(shù)n的關(guān)系和氫原子能級公式類似，處于基態(tài)的氦離子He的電離能力為E=54. 4 eV為使處于基態(tài)的氦離子He處于激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為（ ）A. 13. 6 eV B. 40.8 Ev C. 48. 4 eV D. 54.4 eV18某原子核的衰變過程為：，則（ ）AX的中子數(shù)比P的中子數(shù)少2 BX的質(zhì)量數(shù)比P的質(zhì)量數(shù)多5CX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)少1 DX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)多119由原子核的衰變規(guī)律可知（ ）A放射性元素一次衰變就同時產(chǎn)生射線和射線B放射性元素發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D放射性元素發(fā)生正電子衰變時，產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)減少120在下列四個方程，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子，以下判斷中正確的是（ ） A. X1是粒子 B. X2是質(zhì)子 C. X3是中子 D. X4是電子21下列四個方程中，表示衰變的是（ ）A. B. C. D. 22靜止的鐳核Ra發(fā)生衰變，釋放出的粒子的動能為E0 ,假設(shè)衰變時能量全部以動能形式釋放出來，則衰變過程中總的質(zhì)量虧損是（ ）A. B. C. D. 23正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)反物質(zhì)1997年初和年底，歐洲和美國的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：他們分別制造出9個和7個反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步你推測反氫原子的結(jié)構(gòu)是（ ）A由一個帶正電荷的質(zhì)子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B由一個帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個帶正電荷的電子構(gòu)成C由一個不帶電的中子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D由一個帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成24目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出、射線，這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是（ ）A. 氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7. 6天后就一定剩下一個原子核了B. 衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C. 射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)D.發(fā)生衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了425一個電子（質(zhì)量為m、電荷量為e)和一個正電子（質(zhì)量為m、電荷量為e），以相等的初動能Ek相向運(yùn)動，并撞到一起發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為若這兩個光子的能量都為h，動量分別為p和p，下面關(guān)系正確的是（ ）A. h=mc2 ，p= p B. h=mc2，p= pC. h= mc2Ek，p=p D. h= (mc2Ek )，p=p26由圖可得出結(jié)論（ ）A質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B.質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C氘核分解為質(zhì)子和中子時要吸收能量D質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時要吸收能量27雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎，他探測中微子所用的探測器的主體是一個貯滿615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，電子中微子可以將一個氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€氫核，其核反應(yīng)方程式為ClAre,己知Cl核的質(zhì)量為36.956 58 u, Ar核的質(zhì)量為36. 956 91 u，e的質(zhì)量為0. 000 55 u, l u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931. 5 MeV。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為（ ）A. 1. 33 MeV B. 0. 82 MeV C.0. 51 MeV D.0.31 MeV28. “軌道電子俘獲”也是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個核外電子，其內(nèi)部一個質(zhì)子變?yōu)橹凶?，從而變成一個新核（稱為子核），并且放出一個中微子的過程中徽子的質(zhì)量很小，不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子的存在的一個靜止的原子的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆酉旅娴恼f法中正確的是（ ）A母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù) B母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C子核的動量與中徽子的動量相同 D子核的動能大于中微子的動能29一個靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，由于發(fā)生了衰變而形成了如圖所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1:16（ ）A該原子核發(fā)生了衰變B反沖核沿小圓做逆時針方向運(yùn)動C原靜止的原子核的原子序數(shù)為15D沿大回和沿小圓運(yùn)動的粒子的周期相同30中子n、質(zhì)子P、氘核D的質(zhì)量分別為、現(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止的氘核使之分解，核反應(yīng)方程D=pn，若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是（ ） A. B. C. D. 31紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道的閃光，每道閃光稱為一個脈沖現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為P=1.0106 W，所發(fā)射的光脈沖持續(xù)時間t=1.010-11s,波長為693. 4 nm (1 nm=10-9 m),求:(1）每個光脈沖的長度(2）每個光脈沖含有的光子數(shù)(h=6. 63 10-34Js)32光子具有動量，每個光子的動量mv=h/式中h為普朗克常量，又為光子的波長）當(dāng)光照射到物體表面上時，不論光被物體吸收還是被物體表面反射，光子的動量都會發(fā)生改變，因而對物體表面產(chǎn)生一種壓力，稱為光壓圖是列別捷夫設(shè)計的用來測量光壓的儀器圖中兩個圓片中，a是涂黑的，而b是光亮的、當(dāng)光線照射到a上時，可以認(rèn)為光子全部被吸收，而當(dāng)光線照射到b上時，可以認(rèn)為光子全部被反射分別用光線照射在a或b上，由于光壓的作用，都可以引起懸絲的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度可以借助于和懸絲一起旋轉(zhuǎn)的小平面鏡M進(jìn)行觀察(1）如果用兩束光強(qiáng)相同的光同時分別照射兩個圓片a、b，光線的入射方向都跟圓片表面垂直，懸絲將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？為什么？(2)己知兩個圓片a、b的半徑都為r，兩圓心間的距離是d，現(xiàn)用頻率為的激光束同時照射a、b兩個圓片，設(shè)入射光與圓面垂直，單位時間內(nèi)垂直于光傳播方向的單位面積上通過的光子個數(shù)為n，光速為c，求：由于光壓而產(chǎn)生的作用力分別是多大33如圖所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的Li核俘獲一個速度為v0=7.7104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)， LinHHe,若已知He的速度為v2=2.0104m/s，其方向跟中子反應(yīng)前的速度方向相同，求：(1) H的速度是多大？(2）在圖中畫出粒子H和He的運(yùn)動軌跡，并求它們的軌道半徑之比(3）當(dāng)粒子He旋轉(zhuǎn)了3周時，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？34如圖所示，在某一足夠大的真空室中，虛線PH的右側(cè)是一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，左側(cè)是一場強(qiáng)為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場在虛線PH上的點(diǎn)O處有一質(zhì)量為M、電荷量為Q的鐳核（Ra)某時刻原來靜止的鐳核水平向右放出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子而衰變?yōu)殡?Rn)核，設(shè)粒子與氡核分離后它們之間的作用力忽略不計，涉及動量問題時，虧損的質(zhì)量可不計(1)寫出鐳核衰變?yōu)殡焙说暮朔磻?yīng)方程；(2)經(jīng)過一段時間粒子剛好到達(dá)虛線PH上的A點(diǎn)，測得= L求此時刻氡核的速率35.1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng)，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出一些氫核和氮核若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為vH=3.5107m/s，被打出的氮核的最大速度vN=4. 7106 m/s,假定正碰時無機(jī)械能損失，設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m，初速為v，質(zhì)子的質(zhì)量為.(1)推導(dǎo)被打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式；(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量之比（已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍）36太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段它主要是由正、負(fù)電子和、等原子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是4（釋放的核能），這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由于聚變反應(yīng)而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段，為了簡化，假定目前太陽全部由核組成(1)為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M，已知地球半徑R=6.4106 m，地球質(zhì)量m=6.01024 kg，日地中心的距離r=1. 51011 m，地球表面處的重力加速度g=10 m/s2,1年約為3.2107s，試估算目前太陽的質(zhì)量M.(2)已知質(zhì)子質(zhì)量1. 672 6 X 10-27 kg，He質(zhì)量=6.645 810-27 kg，電子質(zhì)量= 0. 910-30，光速c=3108 m/s，求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能(3)已知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能W=1. 35103 W/m2試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命（估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)）光的波粒二象性 原子及原子核物理習(xí)題答案15 A ABD A C ACD 611 AC BD C ABC AD CD 1217 D A A C D B 1823 D CD D AB B B2430 B C C B AB BC C31.解：(1）由L = c，得L=31081.010-11310-3m. (2）激光器的發(fā)射功率為P，每個脈沖的能量E=P，又，則P，即3.51013（個）32.解：(1 )a向外b向里轉(zhuǎn)動（從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動）其原因是：對時間t內(nèi)照到圓片上的光子用動量定理Ft =ntSmv，照到a上的每個光子的動量變化是mv，而照到b上的每個光