- 原子与原子核的结构
- 共532题
(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)
正确答案
:(1)13.6 eV,3.4 eV
(2)20.4 eV
(1)电子所受静电力提供向心力k=
故Ek=mv2=
Ek1= J=13.6 eV
Ek2=Ek1=3.4 eV.
(2)根据能量守恒,ΔEp=ΔE+(Ek1-Ek2)
故ΔEp=20.4 eV.
用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子,使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线,其中波长的最大值为。现逐渐提高入射电子的动能,当动能达到某一值时,氢光谱中谱线数增加到N′条,其中波长的最大值变为
。下列各式中可能正确的是( )
正确答案
AC
略
用速度为v0、质量为m1的He核轰击质量为m2的静止的7N核,发生核反应,最终产生两种新粒子A和B.其中A为8O核,质量为m3,速度为v3;B的质量为m4.
①计算粒子B的速度vB.
②粒子A的速度符合什么条件时,粒子B的速度方向与He核的运动方向相反.
正确答案
① ②
根据爱因斯坦的质能方程,一个氘核(H)和一个氚核(H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc2,1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应,释放的能量为上述反应的NA倍,即NAΔmc2.
(3)①由动量守恒定律有:m1v0=m3v3+m4vB,解得:vB=.
②B的速度与He核的速度方向相反,即:m1v0-m3v3<0,解得: .
如图所示为研究物质放射性的示意图。铅盒底部装有微量放射性元素,放射源放出的射线在图示水平方向的电场E中分成了三束。由图可知射线
是 粒子。射线
在电场中的偏转角明显比射线
的偏转角大,出现这种现象的原因是 。
正确答案
β β粒子在水平方向的加速度比较大
a粒子所受电场力方向向左,与场强方向相反,所以a带负电,则a是β粒子
b粒子不受电场力,所以不带电,即为粒子,c射线所受电场力方向与场强方向相同,所以带正电,则c射线是α射线,射线
在电场中的偏转角明显比射线
的偏转角大,出现这种现象的原因是β粒子在水平方向的加速度比较大
故答案为:β β粒子在水平方向的加速度比较大
如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B="0.05" T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源,内装^放出某种射线后衰变成
试写出衰变方程.若A距磁场边界MN的距离OA="1.0" m时,放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA的直线1.0 m.据此可推算出一个静止镭核
衰变过程中释放的核能有多少?(取1 u=1.6×10-27 kg,e=1.6×10-19 C,结果保留三位有效数字)
正确答案
2.04×10-14 J
衰变方程为^.放出的粒子为α粒子.
垂直MN穿出磁场的α粒子在磁场中运动的行迹应如图所示,即其轨迹半径R="OA=1.0" m.
由qvαB=m得
vα==2.5×106 m/s
Ekα=ymαvα2=y×6.4×10-27×(2.5×106)2 J
=2.0×10-14 J,又衰变过程中动量守恒,即
mαvα=mRnvRn
所以
所以EkRn=Ekα
由能的转化和守恒定律得,释放的核能为
E=Ekα+EkRn=(1+)Ekα
=(1+×2.0×10-14 J=2.04×10-14 J.
如图所示,为α粒子散射实验的示意图,A点为某α粒子运动中离原子核最近的位置,则该α粒子在A点具有
A 最大的速度
B 最大的加速度
C 最大的动能
D 最大的电势能
正确答案
B、D
本题与电场知识相联系,粒子带正电荷,与原子核同电性,
粒子靠近原子核过程中,电场力不断做负功,最近时,其动能最小,同时电势能最小
如图2—4所示,M是折射率为的半圆形玻璃砖,O为其圆心。一束光沿半径方向进入玻璃砖射到O点,当M绕O点缓慢地沿逆时针旋转时,光线OA跟法线之间的夹角θ2逐渐 ,光线的强度逐渐 ,角θ1 θ3(填:“>”、“<”或“=”),光线OB跟法线之间的夹角θ3将逐渐 ,光线的强度将逐渐 ,当θ1 = 时,光线OA完全消失。
正确答案
增大,减弱,=,增大,增强,arcsin/3
当M绕O点缓慢地沿逆时针旋转时,入射角角θ1变大,θ2逐渐增大,因折射角越大,光线越弱,所以光线的强度逐渐减弱,根据光的反射定律,θ1=θ3,角θ1变大,θ3增大,因折射光线减弱,所以反射光线增强,当θ1 = arcsin/3时发生全反射,即光线OA完全消失。
Rn核的质子数为_________,中子数为_________,质量数为_________,核电荷数为_________。
正确答案
86,136,222,86
原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁.如图所示为氢原子的能级图.现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光,则照射氢原子的单色光的光子能量为 eV,用这种光照射逸出功为4.54 eV的金属表面时,逸出的光电子的最大初动能是 eV。
正确答案
12.09 7.55
被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光,则跃迁到第三能级,所以照射氢原子的单色光的光子能量为,
用这种光照射逸出功为4.54 eV的金属表面时,逸出的光电子的最大初动能,根据跃迁方程有:
故答案为:12.09 ,7.55
如图所示,在某一足够大的真空室中,虚线PH的右侧是一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场.在虚线PH上的点O处有一质量为M、电荷量为Q的镭核(Ra).某时刻原来静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的
粒子而衰变为氡(Rn)核,设
粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计,涉及动量问题时,亏损的质量可不计.
(1)写出镭核衰变为氡核的核反应方程;
(2)经过一段时间粒子刚好到达虚线PH上的A点,测得
= L.求此时刻氡核的速率。
正确答案
(1) 核反应方程为.
(2)此时刻氡核的速率
:(1) 核反应方程为.
(2)设衰变后,氡核的速度为,粒子速度为,由动量守恒定律得
,
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,到达A点需要的时间为
,又
氡核在电场中做匀加速直线运动,t时刻速度为v=+at,
氡核的加速度为,
由以上各式解得
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