- 原子、原子核与核技术
- 共443题
(1)氢原子第能级的能量为
,其中
为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为
;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为
,则
。
(2)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为、
,开始时B、C均静止,A以初速度向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)根据跃迁公式
即可解得。
(2)设AB碰撞后,A的速度为,B与C碰撞前B的速度为,B与V碰撞后粘在一起的速度为,由动量守恒定律得
对A、B木块: ①
对B、C木块: ②
由A与B间的距离保持不变可知
③
联立①②③式,代入数据得 ④
知识点
氢原子分能级示意图如题19所示,不同色光的光子能量如下表所示。
处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为
正确答案
解析
如果激发态的氢原子处于第二能级,能够发出10.2 eV的光子,不属于可见光;如果激发态的氢原子处于第三能级,能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子,只有1.89 eV属于可见光;如果激发态的氢原子处于第四能级,能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子,1.89 eV和2.55 eV属于可见光,1.89 eV的光子为红光,2.55 eV的光子为蓝—靛,A正确。
知识点
(1)如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光,在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是________。
(A)
(B)
(C)
(D)
(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为________,该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为________。
(3)A、B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB,求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
正确答案
(1)C
(2)
(3)2∶1 ;EA-2EB
解析
(1)由、
及能级跃迁图可得a光的波长最短,b光的波长最长,C项正确。
(2)设某原子核的质量数为x,核电荷数为y,根据核反应前后质量数、核电荷数均守恒可得:x+1=2,0+y=1,联立两式解得:x=1,y=1,该原子核为质子,核反应方程式为,核反应放出能量为Q时,
的比结合能为
。
(3)光子能量ε=hν,动量,且
得,则pA∶pB=2∶1
A照射时,光电子的最大初动能EA=εA-W0,同理,EB=εB-W0,解得W0=EA-2EB。
知识点
(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的也相等。
A.速度
B.动能
C.动量
D.总能量
(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+ )的能级图如题图所示. 电子处在n =3 轨道上比处在n =5 轨道上离氦核的距离 (选填“近”或“远”). 当大量He+处在n =4 的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有 条。
(3)如题图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0. 1 m/ s. A 将B向空间站方向轻推后,A 的速度变为0. 2 m/ s,求此时B 的速度大小和方向。
正确答案
(1)C
(2)近 6
(3),离开空间站方向
解析
(1)根据德布罗意波长公式可知C正确;
(2)由玻尔原子理论可知电子在n=3轨道比n=5轨道离核近;由能级跃迁知大量的氮离子从n=4能级跃迁所发射的谱线为6条。
(3)由动量守恒,解得:
,方向为离开空间站方向
知识点
如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子( )
正确答案
解析
由hν=Em-En,,
可得:从n=4跃迁到n=3比从n=3跃迁到n=2辐射出的电磁波的能量小,频率小,波长长,A项正确;电磁波在真空中的速度都是一样的,B项错误;电子轨道与能级对应,处于不同能级,核外电子在各处出现的概率是不一样的,C项错误;从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外释放能量,但不是氢原子核释放能量,D项错误。
知识点
大量氢原子处于不同能量激发态,发生跃迁时放出三种不同能量的光子,其能量值分别是:1.89eV 、10.2eV 、12.09eV。跃迁发生前这些原子分布在_______个激发态能级上,其中最高能级的能量值是______eV 基态能量为 −13.6eV)。
正确答案
2;−1.51
解析
由于氢原子得基态能量为−13.6eV,跃迁时放出三种不同能量的光子,应在2激发态。最高能级的能量值为12.9−13.6= −1.51eV。
知识点
一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级。该氢原子( )
正确答案
解析
从高能级跃迁到低能级,能量会减少,同时释放光子。基础知识,记忆性内容。
知识点
(1)能量为的光子照射基态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自由电子,这一能
称为氢的电离能,现用一频率为
的光子从基态氢原子中击出了一电子,该电子在远离核以后速度的大小为_______________(用光子频率
、电子质量
、氢原子的电离能
和普朗克常量
表示)。
(2)在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速,假设减速剂的原子核质量是中子的倍,中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰,设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求
次碰撞后中子速率与原速率之比。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)由能量守恒得 ,解得电子速度为
。
(2)设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为和
,碰撞后速度分别为
和
,碰撞前后的总动量和总能量守恒,有
①
②
式中为碰撞前中子速度,由题设
③
由①②③式得,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
④
经N次碰撞后,中子速率与原速率之比为
⑤
知识点
(1)用频率为的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为
的三条谱线,且
,则
a
b
c
d
(2)如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度
向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长,重物始终在木板上。重力加速度为
。
正确答案
见解析
解析
(1)b
(2)解:第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到共同的速度。设木板的质量为m,重物的质量为2m,取向右为动量的正向,由动量守恒得
①
设从第一次与墙碰撞到重物和木板具有共同速度v所用的时间为,对木板应用动量定理得
②
由牛顿第二定律得③
式中为木板的加速度。
在达到共同速度v时,木板离墙的距离为
④
开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为⑤
从第一次碰撞到第二次碰撞所经过的时间为⑥
由以上各式得⑦
知识点
下列说法正确的是
正确答案
解析
本题主要考察原子结构和原子核的相关知识。 A选项错误。该项是较大的迷惑项,考生不留意极易误选,原子核发生衰变时,电荷守恒,但会有质量亏损,遵循的是爱因斯坦的质能方程而非质量守恒规律; B选项错误。α射线和β射线分别是带正电的氦核流和带负电的电子流,而γ射线不带电; C选项正确。根据玻尔氢原子模型的相关理论,电子轨道和能量都是量子化的,而在“跃迁”过程中要遵循hυ=Em-En,故只能辐射特定频率的光子 李琪解析 D选项错误。由光电效应的基本方程Ek=hυ-W0可知,光电子的动能由入射光频率决定。
知识点
扫码查看完整答案与解析