选修3-5 原子物理 提高题

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1、选修3-5原子物理提高题【题目1】假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子CI-靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na+与CI-相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为－6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子所放出的能量（亲和能）为3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于____eV。【解析】根据能量守恒得：NaCl+6.1

2、eV→Na++CI–①Na++e→Na+5.1eV②Cl-+3.8eV→Cl+e③①②③结合得：NaCl+6.1eV+3.8eV→Na++Cl-+5.1eV因此外界提供的总能量E=6.1eV+3.8eV-5.1eV=4.8eV【题目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式中n=1，2，3…表示不同能

3、级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（C）A．3A/16B．7A/16C．11A/16D．13A/16【解析】由题意知，铬原子从n=2跃迁到n=1能级时放出能量E0=E2–E1=3A/4而处于n=4能级的电子吸收能量为E4=A/16就可以电离，∴EK=3A/4+（-A/16）=+11A/16【题目3】1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍9时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子，经过研究发现，这种不知名射线具有如下特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，

4、可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来。并且被打出的氢核和氮核的最大速度之比vH:vN近似等于15：2,若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前，氢核和氮核可认为静止，碰撞过程没有机械能损失，已知氢核和氮核的质量之比等于1:14。⑴写出α射线轰击铍核的反应方程。⑵试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是γ射线，而是由中子组成。【解析】（1）核反应方程为（2）在任意方向的磁场中均不发生偏转，则它不带电。射线是电磁波，速度为光速c，这种射线的速度不到光速的1/10，所以它不是γ射线。对打出氢核

5、的实验，由弹性碰撞关系(mH、vH是氢核的质量和速度)由动量守恒定律得：mv=mv1+mHvH由动能守恒得：mv2/2=mv12/2+mHvH2/2解得：对于打出氮核的实验，同理可得(mN、vN是氮核的质量和速度)：因此∴m=mH，因此m为中子。【补充】第一次获得中子的核反应是1930年博特和贝克尔用α粒子轰击铍核实现的。实验证明，α粒子轰击铍核时，会产生一种穿透能力很强的中性射线，当时人们把它误认为是γ光子。1932年，查德威克研究这种“γ光子”通过各种物质发生弹性碰撞的情况，从而证明这种中性射线不是γ光子，而是一种不带电的、质量与质子相近的粒

6、子。查德威克把它称为中子，并提出α粒子轰击铍核的反应方程为【题目4】两个动能均为1Mev的氘核发生正面碰撞,引起了如下的核反应:试求：①此核反应中放出的能量ΔΕ等于多少?②若放出的能量全部变成核的动能,则生成的氢核具有的动能是多少?（已知、、的原子核的质量分别为1.0073u、2.0136u、3.0156u）【解析】（1）因为Δm=2×2.0136u-3.0156u-1.0073u=0.0043u所以由ΔE=Δmc2得，ΔE=0.0043×931.5MeV=4.0MeV（2）由动量守恒定律得：m3v3=m1v1由得：EK1：EK3=3：1因为EK

7、1+EK3=ΔE+2EK2=6MeV所以EK1=4.5MeV；EK3=1.5MeV【题目5】频率γ0的光子由地球表面某处竖直向上运动，当它上升ΔH的高度时，由于地球引力作用，它的波长变长，我们称此为引力红移，设光速为C，该光子频率的红移Δγ0与原有频率γ0之比为（B）A．B．C．D．【解析】由题意知，光子的能量为hγ0=mc2，质量为m=hγ0/c2由能量守恒得，上升ΔH重力势能增加mgΔH，因此有hγ0=hγ/+mgΔH∴Δγ0/γ0=gΔH/c2【题目6】图示为氢原子的能级图，用光子能量为13.07eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到

8、氢原子发射的不同波长的光有多少种？（B）A．15B．10C．4D．1【解析】由题意知，13.07eV正好是n=5和n=1能级差，因此，这