原子物理计算题.doc

1、主观题模板题号：121 计算题2012 届北京市海淀区高三 5 月查漏补缺物理试卷高中物理综合库功和机械能机械能守恒机械能守恒综合应用高中物理综合库动量动量守恒定律高中物理综合库原子物理原子核核反应方程试题内容21 1920 年，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930 年发现，在真空条件下用 射线轰击铍( )时，会产Be94生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子。经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点： 在任意方向的磁场中均不发生偏转； 这种射线的速度不到光速的十分之一； 用它轰击含有静止的氢核的物质，可以把氢核打

2、出来。用它轰击含有静止的氮核的物质，可以把氮核打出来。并且被打出的氢核的最大速度 vH 和被打出的氮核的最大速度 vN 之比等于 15 : 2。若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核均发生正碰，且碰撞中没有机械能的损失。已知氢核的质量 MH 与氮核的质量 MN 之比等于 1 : 14。评分标准【题目 1】 + ；【题目 2】见解析。由 【题目 1】可知, 该射线不带电,Be94nCH1026是由电中性的粒子流组成的由于射线是高速光子流, 而该射线速度不到光速的十分之一, 因此它不是射线设该粒子的质量为 m, 轰击氢核和氮核时速度为 v, 打出氢核后粒子速度变为 v1, 打出氮核后粒子速

3、度变为 v2由于碰撞中没有机械能的损失 , 且被打出的氢核和氮核的速度均为最大值, 表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞根据动量守恒和机械能守恒, 在打出氢核的过程中, 有 mv = mv1+MHvHmv2 = mv12+ MHvH2 解得 vH = m同理，在打出氮核的过程中, 有 mv = mv2+MNvN mv2 = mv22+ MNvN2 解得 vN = mN根据 vH 、v N 的表达式及 , 解得 H1524,m = MH 即该粒子的质量与氢核（质子）质量相同, 因此这种不知名的电中性粒子是中子。试题解析及建议 【题目 1】核反应方程是 + Be94nC1026【题目 2】由（1

4、）可知, 该射线不带电, 是由电中性的粒子流组成的由于射线是高速光子流, 而该射线速度不到光速的十分之一, 因此它不是射线设该粒子的质量为 m, 轰击氢核和氮核时速度为 v, 打出氢核后粒子速度变为 v1, 打出氮核后粒子速度变为 v2由于碰撞中没有机械能的损失 , 且被打出的氢核和氮核的速度均为最大值, 表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞根据动量守恒和机械能守恒, 在打出氢核的过程中, 有 mv = mv1+MHvHmv2 = mv12+ MHvH2 解得 vH = m同理，在打出氮核的过程中, 有 mv = mv2+MNvN mv2 = mv22+ MNvN2 解得 vN = mN根据

5、 vH 、v N 的表达式及 , 解得 H1524,m = MH 即该粒子的质量与氢核（质子）质量相同, 因此这种不知名的电中性粒子是中子。小题数 2【题目 1】 写出射线轰击铍核的核反应方程。【题目 2】 试根据上面所述的各种情况，通过具体计算说明该射线是由中子组成，而不是射线。题号：222 计算题 2012 届江苏省高三高考压轴物理试卷高中物理综合库原子物理试题内容22氢原子处于基态时，原子能量 E1=13.6eV ，已知电子电量 e，电子质量 m，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为 r1，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为，式中 n=2、3 、4、512nE评分标准【题目 1】

6、【题目 2】21ekIrm3.4ev试题解析及建议氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力作向心力，有（1 分）214kerT根据电流强度的定义 TeI得 （1 分）21ekIrm氢原子处于 n=2 的定态时能级为 ，要使处于 n=2 的氢原子电离，需要吸2/43.Ev收的能量值为 ，即电离能为 （2 分）3.4v.小题数 2【题目 1】 氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，处于基态的氢原子核外电子运动的等效电流多大？ （用 k，e，r1，m 表示）【题目 2】 若氢原子处于 n=2 的定态，求该氢原子的电离能题号：323 计算题 2012 届海南省高三高考极限压轴物理试卷高中物理综合

7、库原子物理原子、能级试题内容23氢原子第 n 能级的能量为 ，其中 E1 是基态能量。而 n1，2，。若一氢原1n2子发射能量为 的光子后处于比基态能量高出 的激发态，则氢原子发射光子136E134前后分别处于第几能级？评分标准 4试题解析及建议设氢原子发射光子前后分别位于第 l 与第 m 能级，依题意有：11236Elm14解得：m2l4小题数【题目 1】题号：424 计算题 2012 届陕西省五校高三第三次联考物理试卷（带解析）高中物理综合库原子物理原子核试题内容24太阳内部四个质子聚变成一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。若太阳辐射能量的总功率 P，质子、氦核、正电子

8、的质量分别为 mp、m He、m e，真空中光速为 c。求 t 时间内参与核反应的质子数。评分标准 2)24(CmtEPtnHe试题解析及建议略核反应放出的能量2)4(CHeP设 t 时间内参与核反应的质子数4mtEtne小题数【题目 1】题号：525 计算题?人教版 2012 届高三物理波粒二象性 原子结构氢原子光谱专项训练高中物理综合库原子物理原子、能级能级、波尔理论试题内容25氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为 1R( )(n4,5,6，)，R1.10107 m1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，132 1n2试求：评分标准 【题目 1】1.0910

9、 6 m 【题目 2】310 8 m/s 2.751014 Hz试题解析及建议小题数 2【题目 1】 n6 时，对应的波长；【题目 2】 帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n6 时，传播频率为多大？题号：626 计算题新课标版高三物理选修 3-5 原子结构与原子核专项训练高中物理综合库高中物理综合库原子物理原子、能级能级、波尔理论试题内容26 (1)原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁如图所示为氢原子的能级图现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数 n1) 的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出 3 种不同频率的色光，则照射氢原子的单色光的光子能量为多少eV？用这种光照

10、射逸出功为 4.54 eV 的金属表面时，逸出的光电子的最大初动能是多少eV?(2)静止的 Li 核俘获一个速度 v17.710 4 m/s 的中子而发生核反应，生成两个新核已知63生成物中 He 的速度 v22.010 4 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同42写出上述反应方程求另一生成物的速度评分标准 （1 ） 12.09 7.55 2) Li n H He63 10 31 42110 3 m/s 运动方向与氦核相反试题解析及建议（1 ）由 C 3 可知 n3，故照射光的光子能量为 E3E 112.09 eV2n由 EKhW 知 EK(12.094.54) eV7.55 eV.（2 ）

11、 核反应方程式为 Li n H He.63 10 31 42设中子、氦核、新核的质量分别为 m1、m 2、m 3，它们的速度分别为 v1、v 2、v 3，根据动量守恒有：m 1v1m 2v2m 3v3v3 110 3 m/sm1v1 m2v2m3负号说明新核运动方向与氦核相反小题数【题目 1】题号：727 计算题2011-2012 年度河北省石家庄市高三下学期第一次模拟物理卷高中物理综合库动量高中物理综合库原子物理原子核试题内容 27实验室考查氢原子跃迁时的微观效应。已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为 。设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于 n=5 的能级状态。评分标准 【题目 1】以

12、有 1025Cn种不同频率的光辐射【题目 2】 1sm7.4原v试题解析及建议【题目 1】可以有 种不同频率的光辐射。 （3 分）【题目 2】由题意知氢原子从 n=5 能级跃迁到 n=1 能级时，氢原子具有最大反冲速率。 （1分）氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为 15EE （1 分）开始时，将原子（含核外电子）和即将辐射出去的光子作为一个系统，由动量守恒定律可得： 0光原原 pvm（2 分）光子的动量 chp， E （1 分）氢原子速度为 vH所以1s7.4原（1 分）小题数 2【题目 1】 求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；【题目 2】 若跃迁后光子沿某一方向飞

13、出，且光子的动量可以用 表示 a 为普朗克常量，v 为光子频率,c 为真空中光速） ，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。 （保留三位有效数字）题号：828-29 计算题2011 年天津市滨海新区大港第一中学高三第二次月考物理题高中物理综合库动量动量守恒定律高中物理综合库原子物理原子核质能方程试题内容28海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为：H21+ e32+10n，其中氘核的质量为 2.013u，氦核的质量为 3.0150u，中子的质量为1.0087u.(1u=931.5Mev).求核反应中释放的核能；评分标准 2.14MeV试题解析及建议 略小题数【题目 1】

14、题号：928-29 计算题2011 年天津市滨海新区大港第一中学高三第二次月考物理题高中物理综合库动量动量守恒定律高中物理综合库原子物理原子核质能方程试题内容 29在两个氘核以相等的动能 0.35MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。评分标准 2.13MeV试题解析及建议（1 ）由E= mc 2 可知释放的核能 E=（2m H-mHe-mn）c 2=2.14MeV（2 ）把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即 mHevHe+ mnvn=0反应前后系统的总能量守恒，即 KH2n2eHE1又因为 mHe:mn=3:1,所以 vHe:vn=1:3由以上各式代入已知数据得：E Khe=0.71MeV,EKn=2.13MeV.小题数【题目 1】