高中物理第1节放射性的发现试题

高中物理第1节放射性的发现 试题 2019.09
1,右图为卢瑟福和他的同事们做a 粒子散射实验装置的示意图，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，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（ ）
A ．相同时间内放在A 位置时观察到屏上的闪光次数最多
B ．相同时间内放在B 位置时观察到屏上的闪光次数比放在A 位置时少得多
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到一些闪光，但次数极少
2,原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n = 2能级上的电子跃迁到n = 1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n = 4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为 2/n A E n -= ，式中n=l ，2，3，… 表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是
( )
A ．
16/3A B ．16/7A C ．16/11A D ．16/13A
3,a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b 光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示.则下述正确的是：（）
A．a光光子的能量较大
B．在水中a光传播的速度较大
C．若用a光照射某金属时不能发生光电效应，则用b 光照射该金属时也不能发生光电效应
D．若a光是氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
4,氢原子能级如图所示，一群原处于n＝4 能级的氢原子回到n ＝1的状态过程中（）
A．放出三种频率不同的光子
B．放出六种频率不同的光子
C．放出的光子的最大能量为其12 . 75ev ，最小能量是0.66eV D．放出的光能够使逸出功为13 . 0eV的金属发生光电效应
5,根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则（）
A．电子轨道半径越小 B．核外电子运动速度越大
C．原子能量越大 D．电势能越小
6,氢原子从第2能级跃迁到第1能级过程中的能量变化，有下列说法：①电子的动能一定增大；②原子系统的电势能一定减小；③电子动能的增加量一定等于系统电势能的减少量；④电子动能的增加量一定小于系统电势能的减少量,以上说法中正确的有（）
A．只有①② B．只有①②③ C．只有④ D．只有①②④
7,氢原子从第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子的波长是
_______nm，这种光子属于___ 光。

（已知氢原子的基态能级为-13.6eV）
8,原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要________（填“吸收”或“辐射”）波长为_________的光子．
9,一群处于量子数n = 3的激发态氢原子向低能级跃迁时，可能发出的光谱线条数是___________。

10,已知氢原子基态能量为-13.6Ev，第二能级E2 = -3.4eV ，如果氢原子吸收_________eV能量，可由基态跃迁到第二能级。

如果再吸收1.89eV 能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级E3
=_________eV。

11,如图给出了氢原子的四个能级、大量氢原子在这些能级之间跃迁
所辐射的光子的频率最多有种，其中能量最高的光子能
量为eV.
12,用波长为λ=50nm的紫外线能否使处于基态的氢原子电离？电离后的
电子速率将是多大？（氢原子的基态能量为-13.6eV ，电子质量为0.91×10-30kg ）
13,氢原子处于基态时，原子能量E 1= -13.6eV ，已知电子电量e =1.6×
10-19C ，电子质量m=0.91×10-30kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1=0.53×10-10m.
（1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的激发态时，
核外电子运动的等效电流多大？
（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的
光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？
14,如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，两块平行板相距为d ，其中N 为金属板，受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计G 的指针偏转，若调节R 0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U 时，电流恰好为零。

切断开关S ，在MN 间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流为零，当磁感强度为B 时，电流恰为零。

试求
光电子的比荷e ／m 。

（22/8d B U ）
15,氢原子从－3.4eV 的能级跃迁到－0.85eV 的能级时，是发射还是吸收
光子？这种光子的波长是多少（计算结果取一位有效数字）？图中光电管用金属材料铯制成，电路中定值电阻R 0＝0.75Ω，电源电动势E ＝1.5V ，
内阻r＝0.25Ω，图中电路在D点交叉，但不相连．R为变阻器，O是变阻器的中间抽头，位于变阻器的正中央，P为滑动端．从变阻器的两端点ab可测得其总阻值为14Ω．当用上述氢原子两能级间跃迁而发射出来的光照射图中的光电管，欲使电流计G中电流为零，变阻器aP间阻值应为多大？已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，金属铯的逸出功为1.9eV．
16,汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，(O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2 (如图所示)．
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小
(2)推导出电子的比荷的表达式。

17,在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？
18,静止在匀强磁场中的核发生α衰变后，α粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别作匀速圆周运动，其半径之比为45∶1，周期之比为90∶117.求α粒子和反冲核的动能之比为多少？
19,天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208
铅)。

下列论断中正确的是( )
820Pb(
A．铅核比钍核少24个中子
B．铅核比钍核少8个质子
C．衰变过程有4次α衰变和8次β衰变
D．衰变过程有6次α衰变和4次β衰变
20,如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( )
A．保持U1及P的位置不变，K由α合到b时，I1将增大
B ．保持P 的位置及U 1不变，K 由b 合到α时，R 消耗的功率减小
C ．保持U 1不变，K 合在α处，使P 上滑，I 1将增大
D ．保持P 的位置不变，K 合在α处，若U 1增大，I 1将增大
试题答案
1, ABD
2, C
3, BD
4, BC
5, C
6, D
7, 658，红
8, 吸收，212
1λλλλ-
9, 3
10, 10.2、-1.51
11, 6，12.75
12, 能， 2.0×106m/s
13, 解：（1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：)4(01E h --=ν
得 141021.8⨯=νHz ，
（2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有
2222224T mr r Ke π= ① 其中124r r = 根据电流强度的定义
T e
I = ②
由①②得11216mr K r e I π= ③
将数据代入③得 4103.1-⨯=I A
（3）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
1914
340106.11000.61063.6--⨯⨯⨯⨯==νh E eV=2.486 eV
一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差0E E ≥∆，所以在六条光谱线中有41E 、31E 、21E 、42E 四条谱线可使钠发生光电效应。

14, 解：设光电子受紫外线照射后射出的速度为v 。

在MN 间加电场，当电压表示数为U 时，由动能定理得： 221mv eU = ① 在MN 间加垂直于纸面的匀强磁场，当磁感强度为B 时，光电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径：2/d r = ②
光电子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，所以有： r mv evB /2= ③
由①②③得：228d B U m e =
15, 解：
（1）因氢原子是从低能级向高能级跃迁，故应是吸收光子．
（2）∵ν∆h E E E 21=-=
λν/C = ∴)m (105106.1)85.04.3(1031063.6E E hC 7198
3421---⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=-=λ
（3）∵eV 55.285.04.3E E h 21=-=-=ν
∴入射光光子的能量大于铯的逸出功，故光电管会发射光电子． 根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能
eV 65.0eV 9.1eV 55.2W h E K =-=-=ν
由动能定理K E eU W ∆==可知，欲使G 表中电流为零，必须在光电管上加上0.65eV 的反向电压．故滑动头须滑向a 端．
电源所在的主干路的电流)A (1.025.075.0145.1r R R E I 0=++=++=
变阻器滑动头P 与中点O 间的电阻
)(5.61.065.0I U R OP OP Ω=== ∴aP 间电阻)(5.05.6214R 2R R op aP Ω=-=-=
16, 解：（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到
中心O 点，设电子的速度为v ，则 eE evB =……①
得 B E v =……② 即
Bb U v =……③ (2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向作匀加速
运动，
加速度为
mb eU a =……④ 水平作匀速运动，在电场内时间 v L t 1
1=……⑤
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为
b mv U eL at d 221211221==……⑥
2分
离开电场时竖直向上的分速度为 mvb U
eL at v 111==……⑦
电子离开电场后做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏
v L t 2
2=……⑧ t 2时间内向上运动的距离为 b mv L eUL t v d 22122==⊥……⑨
这样，电子向上的总偏转距离为 )2(121221L L L b
mv eU d d d +=+=……⑩ 可解得 )2/(1212L L bL B Ud m e +=……○11
17, 因为α粒子带电量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm 路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.
β粒子带电量少，电离本领较小，在1cm 路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.
18, 【解】衰变时，α粒子和反冲核的动量大小相等，即
m αv α=mxvx ·
式中mx ，vx 为反冲核的质量与速度.
在磁场中，它们作匀速圆周运动时都由洛仑兹力作为向心力，由
由此可见，α粒子和反冲核的圆运动半径之比为
所以反冲核的核电荷数为：
qx=90.
因为由洛仑兹力作向心力时，做圆周运动的周期为
所以α粒子和反冲核的周期之比为：
所以α粒子和反冲核的动能之比为：
19, B 、D 铅核与钍核的中子数之差为(208-82)-(232-90)=-16；铅核与钍核的质子数之差为82-90=-8；发生α衰变的次数n 为：
n=(232-208)/4=6次；发生β衰变的次数m 为：m=(90-82-2×6)/-1=4次，故本题答案为B 、D
20, A 、B 、D K 由a 合到b 时，n 1减小，由2
1U U =2
1n n 可知U 2增大，I 2=
R
U 2随之
增大；U 2增大，P 2=
R
U 22随之增大。

而P 1=P 2，又P 1=I 1U 1，从而I 1增大，A 正确。

K 由b 合到a 时，与上述情况相反，P 2将减小，B 正确。

P上滑时，R增大，P2=R U 2
2减小，又P
1=P2
,P1=I1U1，从而I1减小，C错误。

U1增大，可知I1也增大，D正确。

所以应选A、B、D。