- 原子结构
- 共607题
关于光谱的产生,下列说法正确的是( )
正确答案
AB
稀薄气体发光是线光谱,炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱.
(4分)以下是有关近代物理内容的若干叙述:其中正确的有______________。
E.有10个放射性元素的原子核,当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
F.用粒子轰击铍核(
),可以得到碳核(
)和中子
正确答案
CDF (4分)
逸出光电子的最大初动能,只与入射光的频率有关,紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电流的强度增大,光电子的最大初动能不变,故A错误
原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的,故B错误
核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量,C正确
太阳内部发生的核反应是热核反应,D正确
半衰期是针对大量原子核的行为,所以10个放射性元素的半衰期无意义,E错误
用粒子轰击铍核(
),可以得到碳核(
)和中子,
,F正确
故选CDF
1961年有人从高度H=22.5m的大楼上向地面发射频率为υ0的光子,并在地面上测量接收到的频率为υ,测得υ与υ0不同,与理论预计一致,试从理论上求出的值。
正确答案
光子的重力势能转化为光子的能量而使其频率变大,有
mgH=h(υ-υ0)
而根据爱因斯坦的光子说和质能方程,对光子有
hυ0=mc2
解以上两式得:
(1)(3-5)在汤姆孙发现电子后,对于原子中正负电荷的分布的问题,科学家们提出了许多模型,最后他们认定:占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内,电子绕正电荷旋转.此模型称原子的有核模型.最先提出原子有核模型的科学家是______.他所根据的实验是______.
(2)写出下列两个核反应的反应方程Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.______;α粒子轰击
N(氮核)放出一个质子.______
(3)质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止.求:第一次碰后m1球的速度.
正确答案
(1)卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构;
(2)根据质量数守恒和电荷数守恒得:2713Al+42He→3015P+10n,147N+42He→11H+178O
(3)两个球两次碰撞过程中,系统动量守恒,根据动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
m1v1′=m2v2′
解得:v1′=
答案为:(1)卢瑟福,α粒子散射实验(2)2713Al+42He→3015P+10n,147N+42He→11H+178O;(3)第一次碰后m1球的速度为
卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了______(选填“大”或“小”)角度散射现象,提出了原子的核式结构模型.若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔,则其速度约为______m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10-27kg,1MeV=1×106eV)
正确答案
卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转,少数发生了较大的偏转,卢瑟福抓住了这个现象进行分析,提出了原子的核式结构模型;
1MeV=1×106×1.6×10-19= mv2,解得v=6.9×106m/s.
故答案为:大,6.9×106
(1)如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图,根据甲图信息可知图乙中的检查是利用______射线.
(2)以下说法中正确的是______.
A.原子核外电子的轨道是量子化的
B.在 核中有11个质子和23个中子
C.光子说成功地解释了氢原子光谱
D.根据 粒子散射实验提出原子的核式结构模型
(3)a、b两个小球在一直线上发生碰撞,它们在碰撞前后的s~t图象如图丙所示,若a球的质量ma=1kg,则b球的质量mb等于多少?
正确答案
(1)工业探伤要求射线能够穿过钢板的表面探测钢板内部有无伤痕,而α射线连一张纸都不能穿过,故一定不能用α射线.β射线不能穿过铝板,故一定不能用β射线工业探伤.γ射线用混凝土才能挡住,故工业探伤要用γ射线.
(2)A、电子的能量就是量子化的,故A错误
B、在Na核中有11个质子和12个中子,故B错误
C、玻尔模型成功地解释了氢原子光谱,故C错误
D、根据 α粒子散射实验提出原子的核式结构模型,故D正确
故选D.
(3)从位移-时间图象上可看出,
碰前B的速度为0,
A的速度v0==4m/s 碰撞后,A的速度v1=-1m/s,B的速度v2=2m/s,
由动量守恒定律得:
mAv0=mAv1+mBv2,
mB=2.5kg
故答案为:(1)γ
(2)D
(3)b球的质量mb等于2.5kg.
C、(选修模块3-5)
(1)下列叙述中符合物理学史的是______
A、爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说
B、麦克斯韦提出了光的电磁说
C、汤姆生发现了电子,并首先提出原子的核式结构模型
D、贝克勒尔通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra)
(2)在某些恒星内部,3个α粒子可以结合成一个C核,已知
C核的质量为1.99302×10-26kg,α粒子的质量为6.64672×10-27kg,真空中光速c=3×108m/s,这个核反应方程是______,这个反应中释放的核能为______(结果保留一位有效数字).
(3)两磁铁各固定放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5kg,乙车和磁铁的总质量为1.0kg.两磁铁的N极相对.推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2m/s,乙的速率为3m/s,方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰,则两车最近时,乙的速度为多大?
正确答案
(1)A、爱因斯坦为解释光电效应现象提出了光子说,故A错误
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在,从而提出了光的电磁说,故B正确
C、汤姆生发现了电子,并首先提出原子的枣糕式模型,故C错误.
D、居里夫人通过对天然放射性的研究,发现了放射性元素钋(Pa)和镭(Ra).故D错误.
故选B.
(2)3个α粒子可以结合成一个C核,这个核反应方程是3
He→
C.
由爱因斯坦质能方程△E=△mc2
代入数据得△E=9×10-13 J
(3)由题意知甲车的初速度V甲0=2m/s,乙车的初速度V乙0=-3m/s;
设两车相距最近时乙车的速度为V乙,由题意知此时甲车的速度V甲=V乙,
由动量守恒定律知:m甲V甲0+m乙V乙0=(m甲+m乙)V乙
代入数据得V乙=-m/s
故答案为:(1)B (2)3He→
C,9×10-13 J (3)乙的速度为
m/s
(选修模块3-5)
(1)下列说法正确的是______
A.康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
B.α粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径
C.氢原子辐射出一个光子后能量减小,核外电子的运动加速度减小
D.比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定
(2)一个高能γ光子,经过重核附近时与原子核场作用,能产生一对正负电子,请完成相应的反应方程:γ→______.
已知电子质量me=9.10×10-31kg,光在真空中的传播速度为速为c=3.00×108m/s,则γ光子的能量至少为______J.
(3)一质量为M的航天器远离太阳和行星,正以速度v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,求加速后航天器的速度大小.(v0、v1均为相对同一参考系的速度)
正确答案
(1)A、康普顿效应说明光具有粒子性,电子的衍射说明粒子具有波动性.故A错误.
B、α粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径.故B正确.
C、氢原子辐射出一个光子后能量减小,则轨道半径减小,根据k=ma知,电子的加速度增大.故C错误.
D、比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定.故D正确.
(2)一个高能γ光子,经过重核附近时与原子核场作用,能产生一对正负电子,根据电荷数守恒、质量数守恒有:γ→e+
e.根据爱因斯坦质能方程得,△E=△mc2=2mec2=1.64×10-13J.
(3)设加速后航天器的速度大小为v,由动量守恒定律有Mv0=-mv1+(M-m)v
解得 v=.
故答案为:(1)BD (2)e+
e 1.64×10-13J
(3)v=.
钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是什么?它的原子量是多少?它的原子序数是多少?
正确答案
6次α衰变和4次β衰变总的效果使原子量和原子序数变化为
原子量=208
原子序数=82
【错解】
最后生成元素的原子量是208,原子序数是82,由查表知这是铅208,
【错解原因】
何况反应的次序也不是先进行6次α衰变,再进行4次β衰变,所以此解法是错误的。
【分析解答】
6次α衰变和4次β衰变总的效果使原子量和原子序数变化为
原子量=232-6×4=208
原子序数=90-2×6-4×(-1)=82
试定性说明原子的核式结构模型与α粒子散射实验相符合.
正确答案
解:α粒子轰击的金箔很薄,但从原子排列来看,至少有400多层,α粒子射向金箔,绝大多数能沿直线穿过,说明它们没有受到什么阻碍,这有两种可能,一种是带正电的物质均匀 分布,它们对α粒子的作用相互抵消;另一种可能是带正电的物质只分布在很小的范围内,绝大多数α粒子在穿过多层原子的过程中,都没有碰到带正电的物质.但是在实验中确实有少数α粒子发生大角度偏转,并有极个别的被弹回,这说明上述的两种可能中只有第二种是正确的,这些发生大角度偏转的α粒子由于运动过程中离某个原子核很近,同种电荷间的斥力使它大角度偏转,而极个别的α粒子,直接射向某个原子核,由于原子核的质量、电量都远大于α粒子,因此它被反向弹回.
已知氢原子的半径是0.53×10-10m,按照卢瑟福的原子模型,如果电子是绕核做匀速圆周运动,它的速度和频率各是多少?
正确答案
解:设电子质量为m 、电量为e 、速度为v 、频率为f 、氢原子半径为R ,
电子做匀速圆周运动,向心力由库仑力提供,
有
故
⑴下列说法正确的是
⑵一个中子轰击铀核()可裂变生成钡(
)和氪(
).已知
、
、
和中子的质量分别是mu、mBa、mKr、mn,则此铀裂变反应的方程为 ;该反应中一个
裂变时放出的能量为 .(已知光速为c)
(3)如图甲所示,光滑水平面上有A、B两物块,已知A物块的质量mA=1kg.初始时刻B静止,A以一定的初速度向右运动,之后与B发生碰撞并一起运动,它们的位移-时间图象如图乙所示(规定向右为位移的正方向),则物体B的质量为多少?
正确答案
(1): AC (2) (mu-mBa-mKr-2mn )C2 (3)3kg
试题分析:
(1): 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,电子获得的能量就越大,B错误,β射线可以射穿几毫米的铝板,D错误,
(2)方程为 ,根据爱因斯坦质能方程可得
(3)(4分)根据公式 由图可知,撞前
(1分)
撞后 (1分)则由
(1分)
解得: (1分)
点评:在书写核反应方程时,需要注意质子数,质量数守恒
(1)如图是1909年英国物理学家卢瑟福和他的同事们所做的______实验装置示意图,据此实验卢瑟福提出了原子______结构模型,在实验中,发现只有少数粒子发生大角度偏转,其原因是原子的正电荷及______都集中在一个很小的核上.
(2)根据波尔原子结构理论,电子处在n=2轨道上比处在n=4轨道上离原子核的距离______(选填“近”或“远”),当大量氢原子处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有______条,氢原子第n能级的能量为En=,其中E1为基态能量,当氢原子由第4能级跃迁到基态时,发出光子的频率为v1,当氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为v2,则
=______.
正确答案
(1)卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图,此实验否定了汤姆逊的枣糕模型,据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型.在实验中,发现只有少数粒子发生大角度偏转,其原因是原子的正电荷及绝大部分质量都集中在一个很小的核上.
(2)根据玻尔原子理论,能级越高的电子离核距离越大,故电子处在n=2轨道上比处在n=4轨道上离氢核的距离近,
跃迁发出的谱线特条数为N==
,代入n=4,解得6条谱线,
因为E4=,当氢原子由第4能级跃迁到基态时,发出光子能量hν1=E4-E1=-
.
因为E2=,当氢原子由第2能级跃迁到基态时,发出的光子能量hν2=E2-E1=-
E1
解得=
.
故答案为:(1)α粒子散射;核式;绝大部分质量;(2)近;6;.
卢瑟福的粒子散射实验建立了原子的核式结构模型,原子的核式结构模型又叫原子的行星模型,这是因为两者之间有极大的相似之处,带电粒子间遵循库仑定律,而星体之间遵循万有引力定律,两定律有相似的表达形式.若以无穷远处为零电势点,点电荷的电势为
,可推出氢原子的基态能级为-13. 6 eV.
今以距地球无穷远处的重力势能为零.试计算:质量为1 t的卫星绕地球表面飞行,其总机械能为多大?再补充多少能量,可使它脱离地球的引力.(6. 4×103 km,g=9.8m/s2 )
正确答案
(1)J.
(2)。
由电电荷周围电势的表达式类比可以知道:地球周围的"重力势"的表达式为
,又由点电荷周围电荷的电势能表达式
类比可以知道:地球周围物体重力势能的表达式为
。
根据卫星运行时满足和
,可以知道卫星动能的表达式
为
,所以卫星的机械能
。
由,有
,故
。
又卫星绕地球表面运行时r=R,则J.
由电子从基态挣脱原子核的束缚需要的能量可知,要使绕地球表面运行的卫星挣脱地球的引力,应补充的能量为。
Ⅰ某同学在“用单摆测定重力加速度” 的实验中进行了如下的操作:
(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示,摆球直径为______cm 。把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长L。
(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n = 0,单摆每经过最低点记一次数,当数到n = 40时秒表的示数如图乙所示,该单摆的周期是T=_____s(结果保留三位有效数字)。
(3)测量出多组周期T、摆长L数值后,画出T2—L图象,并求出结果。
(4)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是:先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1,然后把摆线缩短适当的长度,再测出其振动周期T2。用该同学测出的物理量表达重力加速度为g=________。
某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5 V,0.5 A”的小直流电动机,线圈内阻小于1 Ω.现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内,输出功率与输入电压的关系,实验室提供的器材有: ①直流电源E:电压6 V、内阻不计;②小直电流电动机M;
③电压表V1:量程0.6 V、内阻约3 kΩ; ④电压表V2:量程6 V、内阻约15 kΩ;
⑤电流表A1:量程0.6 A,内阻约2.5Ω ⑥电流表A2:量程3 A、内阻约0.5 Ω;
⑦滑动变阻器R:0~10 Ω、1A; ⑧开关一只S,导线若干.
(1)首先要比较精确测量电动机的内阻r.根据合理的电路进行测量时,要控制电动机不转动,通过调节滑动变阻器,使电压表和电流表有合适的示数,电压表应该选_______,若电压表的示数为0.15 V,电流表的示数为0.2 A,则内阻r=______Ω,这个结果比真实值偏_____(填 “大”或“小”).
(2)在方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图.(标明所选器材的符号)
(3)当电压表的示数为4.3 V时,电流表示数如图示,此时电动机的输出功率是_______ W.
正确答案
Ⅰ. (每空2分)(1)2.06;(2)3.37;(4)
Ⅱ.(每空2分)(1)V1、0.75、小 (2)如图所示(3分) (3)1.6
Ⅰ. (1)由游标卡尺读出2.06cm;
(2)通过秒表的读数得3.37s;
(3)根据单摆周期公式有:,
,得
;
Ⅱ.(1)电动机不转动,可粗估测出电压为0.5 V,电压表应该选V1;
根据欧姆定律;电路需采用外接法,故测量结果比真实值偏小。
(2)实验电路如图所示
(3)电流表读出电流为0.4A,电动机的输出功率。
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