原子物理 一、单选题 1 1．氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 ，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸 2 收紫光的频率为 ，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则 （　 ） A．吸收光子的能量为 C．吸收光子的能量为 h 1  h 2 B．辐射光子的能量为 h 2  h 1 D．辐射光子的能量为 h 1  h 2 h 2  h 1 2．太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少.太阳光从太阳射到月球表面的 时间约 500s，月球表面垂直太阳光线方向每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为 1.4×103J， 根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（　　） A．4×107kg B．4×109kg C．4×1012kg D．4×1014kg 3．用某金属进行光电效应实验时，得到光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率 v 的关 系图线如图所示图线在两坐标轴上的截距分别为 a、﹣b（b＞0），图线的斜率为 k。 若换用逸出功较大的金属进行实验，在同一坐标系中绘制该金属的 Ek﹣v 图线，该图 线在两坐标轴上的截距分别 a′、﹣b（b＞0），图线的斜率为 k’，则（　　） A．a′＞a B．b′＝b C．k′＜k D．k′＞k 4．下列说法正确的是（　　） A．氚核衰变时会放出  线，  射线是电子流，其来源于核外电子 B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子， 因此，光子散射后波长变大 C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频 率的光子，同时电子的动能减小，电势能减小 D．一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大 5．著名核物理学家邓稼先领导着许多学者和技术人员，成功地设计了中国原子弹和氢 弹，把中国国防自卫武器引领到了世界先进水平，被誉为原子弹之父。若原子弹爆炸 的核反应方程为 235 92 1 U+10 n �AZ X+144 56 Ba+30 n ，则（　　） A．此核反应为聚变反应 B．核反应前后原子核总质量保持不变 C．核反应生成的新核的比结合能比轴核的小 D．根据核反应中质量数守恒，上述方程中 A  89 6．X 射线从空气进入人体后（　　） A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．波速增大 7．关于原子结构、原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是（　　） A． 232 90 Th （钍核）经过 6 次  衰变和 2 次  衰变后变成 208 82 Pb B．太阳辐射的能量，主要来自太阳内部发生的重核裂变 C．比结合能越大的原子核越稳定 D． 210 83 Bi 的半衰期为 5 天，10g 210 83 Bi 经过 15 天后，发生衰变的 210 83 Bi 的质量为 1.25g 8．花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说 法正确的是（　　） A． 238 92 U 衰变成 206 82 Pb 要经过 8 次  衰变和 6 次 β 衰变 B．氡的半衰期为 3.8 天，4 个氡原子核经过 7.6 天后只剩下 1 个氡原子核 C．  、β 和 γ 三种射线中，  射线的穿透能力最强 D．放射性元素的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变 9．日前，诺贝尔奖官方推特发布了一条科普公告，称居里夫人曾经使用的实验笔记本 时至今日依然具有放射性，且还将持续 1500 年。研究表明，“笔记本”中的放射性是由 镭元素产生的，镭（ 226 88 Ra 222 ）能放射出 α 和 γ 两种射线，并生成放射性气体氡（ 86 则关于镭元素的放射性，下列说法中正确的是（　　） 266 A．镭核的衰变方程为 88 Ra= B． 226 88 Ra 222 的比结合能小于 86 222 Rn+42 He 86 Rn 的比结合能 C．人为改变“笔记本”的储藏环境，可以缩短其放射性持续的时间 Rn ）， D．在放射性衰变过程中，铺核内有 2 个中子转变为 2 个质子，并释放出 α 粒子 4 2 He 二、多选题 10．下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是（　　） A． B． C． D． 235 92 239 94 137 55 131 53 1 0 U＋ n→ Pu→ Cs→ I→ 235 92 137 56 131 54 141 56 92 36 1 0 Ba＋ Kr＋10 n 4 2 U＋ He 0 1 Ba＋ e 0 Xe＋ 1 e 11．2021 年 10 月 5 日，诺贝尔物理学奖颁给了分别来自美国、德国、意大利的三位科 学家，其中意大利科学家乔治·帕里西因发现了“从原子到行星尺度的物理系统中无序和 波动的相互作用”而获奖。下列有关原子和近代物理的说法正确的是（　　） A．光电效应说明光具有波动性 B．  粒子散射实验说明原子具有核式结构 C．现有的核电站都是利用核裂变来发电的 D．  射线是原子核外电子逸出的电子流 12．下列说法符合事实的是（　　） A．玻尔氢原子理论中电子的运动是具有确定坐标的质点的轨道运动 B．爱因斯坦光子说解释了光电效应现象，说明了光子具有能量和动量 C．普朗克能量子假说得出的黑体辐射公式很好地解释了黑体辐射实验规律 D．电子显微镜利用高速电子束的德布罗意波长比可见光波长更小提高了分辨能力 13．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最 大初动能 Ek 与入射光的频率 ν 的关系如图所示，由实验图象可求出（　　） A．该金属的逸出功 B．光电流强度 C．单位时间内逸出的光电子数 D．普朗克常量 三、填空题 14．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生________反应的________体积叫作它 的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 15．根据玻尔原子结构理论，氦离子（ He  ）的能级图如图所示。电子处在 n=5 轨道 上比处在 n=3 轨道上离氦核的距离_______（选填“近”或“远”）；当大量 He  处在 n=3 的 激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_______条。 16．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型： 3 2 He  _____ �42 He 11 H 24 11 24 Na �12 Mg  23 11 Na  235 92 _____ ，是____变。 _____，是______变。 24 �11 Na 11 H U 10 n �141 56 Ba  _____ ，是______变。 310 n ，是______变。 四、实验题 17．光电效应实验装置示意图如图所示． （1）若要使发生光电效应的电子不能到达 A 极，则电源的 a 极应为_____极（选填正、 负） （2）用频率为 v 的普通光源照射 k 极，没有发生光电效应，用频率大于 ν 的光照射 k 极，则立即发生了光电效应；此实验说明发生光电效应的条件是___________________ _____. （3）若 kA 加上反向电压 U，在 kA 之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大 U， 光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压 U 可能是下列的_____ （其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量） A． U= hν W − e e B． U= 2hν W − e e C．U=2hν﹣W D． U= 5hν W − 2e e 18．某同学在研究光电效应“单位时间发射的光电子数与照射光强弱的关系”实验中： （1）在给出的四个电路图中，本实验应该选用的电路是___________； （2）要求加在光电管上的电压从零开始变化，则闭合开关前滑动变阻器的滑动触头 P 应移到______（选填“左端”、“右端”）； （3）在某一强度的光照下，记录两电表示数如下表所示： 电压 U/V 0 0.20 0.50 0.80 1.00 1.30 1.50 2.00 2.50 电流 I/μA 0.10 0.18 0.27 0.33 0.35 0.38 0.39 0.40 0.40 ① 用上表数据在坐标纸上描绘出光电流与电压关系图线；（_______） ② 有同学利用电压为零时的电流值 0.10μA 计算光电管单位时间里逸出的光电子数，行 不行？________，请说明理由_________； ③ 估算此光照射下，单位时间内产生的光电子数为_________。（已知电子电量 e=1.6×10-19c） 五、解答题 11 19．一个 α 粒子轰击硼（ ❑5 B ）核变成碳 14 和一个未知粒子，并放出 5 7.5 ×10 eV 的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损。（ −27 mP =1.6726231×10 20．一个 226 88 Ra kg ） 经 α 衰变生成新原子核 Rn，已知 226 88 Ra 核、Rn 核、α 粒子的质量分别为 226.0254u、222.0175u、4.0026u，1u 相当于 931MeV， （1）写出 （2）求 226 88 226 88 Ra Ra 226 88 Ra 的半衰期为 1600 年。 发生 α 衰变的核衰变反应方程； 发生 α 衰变所放出的能量（结果保留 3 位有效数字）； （3）求 87.5%的 226 88 Ra 发生衰变所经历的时间。 21．光子不仅具有能量，也具有动量。照到物体表面的光子被物体吸收或被物体反射 都会对物体产生一定的压强，这就是光压。光压的产生机理与气体压强产生的机理类 似：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生持续均匀的压力，器壁在单位面积上产生的 压力称为气体的压强。体积为 V 的正方体密闭容器中有大量的光子。为简化问题，我 们做如下决定：每个光子的频率均为 ν，光子与器壁碰撞的机会均等，光子与器壁碰撞 为弹性碰撞，且碰撞前后瞬间，光子动量方向都与器壁垂直，不考虑器壁发出的光子 数和对光子的吸收，光子的总数保持不变，且单位体积内光子个数为 n；光子之间无 相互作用。根据爱因斯坦质能方程可知光子的能量等于其动量 p 和光速 c 的乘积，已 知普朗克常数为 h。（提示：光子能量公式 ε=hν） （1）写出单个光子的动量 p 的表达式（结果用 c、h 和 ν 表示）； （2）写出光压