原子物理光学答案

原子物理光学答案

原子物理部分

1．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小

B． 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的

C．在 、 、 这三种射线中， 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强 D．铀核（238U）衰变为铅核（2069282Pb)的过程中，要经过8次 衰变和10次 衰变 答案：BC

2．英国物理学家卢瑟福通过 粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构学说，该学说包括的内容有（A．原子的中心有一个很小的原子核 B．原子的全部正电荷集中在原子核内 C．原子的质量几乎全部集中在原子核内 D．原子是由质子和中子组成的

答案：ABC

3．在下列四个方程，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（ ）

235192

92

U 0n 36Kr

14156

Ba 3X1

3030

15

P 14Si X2

23892

U

23490

Th X3

23423490

Th

91

Pa X4

A. X1是 粒子 B. X2是质子 C. X3是中子 D. X4是电子 答案：D

4．下列氘反应中属于核聚变的是（ ） A. 2H 3H 4He 11

1

2

n B. 2340

90Th

23491

Pa 1e

C. 2351

13995

21

92

U 0n

54

Xe 38Sr 0n

D.

94

12

1

4

Be 2He 6O 0n

答案：A

5．某原子核的衰变过程为：X

衰变

Y 衰变

P，则（ ） A．X的中子数比P的中子数少2

B．X的质量数比P的质量数多5 C．X的质子数比P的质子数少1 D．X的质子数比P的质子数多1 答案：D

6．已知汞原子可能的能级为E1＝－10. 4 eV, E2＝－5.5 eV, E3=－2.7 eV, E4＝－1. 6 eV。一个自由电子的总能量为9 eV，与处于基态的汞原子发生碰撞，已知碰撞过程中不计汞原子动量的变化，则电子可能剩余的能量为（ ）

A. 0. 2 eV B. 1. 4 eV C. 2. 3 eV D. 5. 5 eV 答案：A

7．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2. 49 eV的金属钠，下列说法正确的是（ ）

A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短

B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高 C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11. 11 eV D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为

9. 60 eV

答案：D

8．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1=－54. 4 eV,氦离子的能级示意图如图所示．在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）

A．42.8 eV（光子） B．43. 2 eV（电子）

C．41. 0 eV（电子） D．54.4 eV（光子）

答案：A

9．用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子，现测得这

些氢原子发射的光子频率仅有三种，分别为 1、 2和 3，且 1< 2< 3。则入射光子的能量应为（ ）

A. h 1 B. h 2 C. h( 1＋ 2） D. h 3 答案：CD

10．静止的镭核

236

86Ra发生 衰变，释放出的 粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，

则衰变过程中总的质量亏损是（ ）

）

原子物理光学答案

A.

4E0E0222c

2

B.

226222c

2

C.

E0c

2

D.

2E0c

2

答案：B

11．有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能．现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是（ ）

A．让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出

B．让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出 C．让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出 D．让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出 答案：AD

12．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出 、 、 射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（ ）

A. 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7. 6天后就一定剩下一个原子核了 B. 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C. 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力也最强 D.发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 答案：B

13．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1:16（ ）

A．该原子核发生了 衰变

B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动 C．原静止的原子核的原子序数为15

D．沿大回和沿小圆运动的粒子的周期相同 答案：BC

1．如图所示，静止在匀强磁场中的6

4

3Li核俘获一个速度为v0=7.7×10m/s的中子而发生核反应， 6Li＋1n 34

3

1H＋2He,

若已知He的速度为v4

2=2.0×10m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求： (1) 31

H的速度是多大？

(2）在图中画出粒子3

4

1H和2He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比． (3）当粒子4

3

2He旋转了3周时，粒子1H旋转几周？

解：(1) 63Li核俘获10n的过程，系统动量守恒，则 mv2

nv0 mHv1 mHev2，即vv0 mHe1

mnm

H

代入数据m3

n=1 u, mHe=4 u, mH=3 u，得v1=-1.0×10 m/s，负号表示跟v0的方向相

反．

(2）如图所示31H和42

He在磁场中半径之比为 rmHv1H:rHe

Bq:

mHev2:40

1

Bq 32

(3) 3H和4He的周期之比为T2 mH2 mHe12

H:THe Bq:

3:2

1

Bq2

所以它们的转动周期之比为nH:nHe THe:TH 2:3 当 粒子转3周时，氘核转动2周．

2．据有关资料介绍，受控热核聚变反应装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装，而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内，现按下面的简化条件来讨论这个问题，如图所示，有一个环形区域，其截面内半径为R31

3

m，外半径为R2=1. 0 m，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，已知磁感应强度B=1.0 T，被束缚粒子的荷质比为

qm

=4.0×107C/kg，不计带电粒子在

运动过程中的相互

作用，不计带电粒子的重力．

(1)若中空区域中的带电粒子沿环的半径方向射入磁场，求带电粒子不能穿越磁场外边界的

最大速度v0.

(2)若中空区域中的带电粒子以（1)中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场，求带电粒子从进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间t.

解：设粒子在磁场中做圆周运动的最大半径为r，则r=