近代物理綜合題

1、近代物理綜合題第1頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例1、 按照玻爾理論可以確定 （ ） A. 用波長為60nm的光照射，可使氫原子電離 B. 用10.2eV的光子可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子 C. 用能量12.5 eV的光子照射，可使氫原子激發(fā). D. 用能量11.0 eV的外來電子碰撞，可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子提示： E= hc/=6.6310-34 3 108 /0.6 10-7 = 3.3210-18J = 21eV13.6eV原子的躍遷公式只適用于光子和原子作用而 使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況;光子和原子作用使原子電離時(shí)則不受此條件的限制 實(shí)物粒子與原子相互作用

2、而使原子激發(fā)時(shí)， 粒子的能量也不受上述條件的限制。 A B D 第2頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三（1）能級(jí)公式En=E1/ n2 = -13.6/n2 ( eV)玻爾理論的幾個(gè)重要推論（2）躍遷公式 h=E2-E1（3）半徑公式rn= n2 r1=0.5310-10 n2 (m)（4） 動(dòng)能跟n 的關(guān)系由 ke2/rn 2=mv 2/rn得 EKn= 1/2 mvn 2 = ke22rn 1 / n2（5）速度跟n 的關(guān)系（6）周期跟n的關(guān)系關(guān)系式（5）（6）跟衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相似。第3頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三例2、 根據(jù)玻爾

3、玻爾理論，氫原子的核外電子在第一和第二可能軌道上的： （ ）A. 半徑之比為14 B. 速率之比為21C. 周期之比為12 D. 動(dòng)能之比為4 1解：半徑公式 rn= n2 r1=0.5310-10 n2 (m)由 ke2/rn 2=mv 2/rn得 EKn= 1/2 mvn 2 = ke22rn 1 / n2速度跟n 的關(guān)系周期跟n的關(guān)系A(chǔ) B D第4頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例、氫原子的能級(jí)示意圖如圖示，現(xiàn)有每個(gè)電子的動(dòng)能都為EKe=12.89eV的電子束與處在基態(tài)的氫原子束射入同一區(qū)域，使電子與氫原子發(fā)生迎頭正碰，已知碰前一個(gè)電子與一個(gè)氫原子的總動(dòng)量為0

4、，碰撞后，氫原子受激，躍遷到n=4的能級(jí)，求碰撞后一個(gè)電子與一個(gè)受激氫原子的總動(dòng)能，已知電子的質(zhì)量me與氫原子的質(zhì)量mH之比為 me / mH =5.44510-4E（eV） 3.402 1.513 0.854n0.5450.3860解：由動(dòng)量守恒定律 me ve + mH vH = 0EKH= EKe me /mH =0.007eV所以碰前一個(gè)電子與一個(gè)基態(tài)氫原子的總動(dòng)能為EK總=12.897eV氫原子受激，躍遷到n=4的能級(jí)要吸收能量 E= - 0.85 -（-13.6）= 12.75eV碰撞后一個(gè)電子與一個(gè)受激氫原子的總動(dòng)能為EK總 = EK總- E= 12.897- 12.75=0.1

5、47eV第5頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 練習(xí)、下列關(guān)于波粒二象性的敘述中正確的是 （ ）A. 任何頻率的光都具有波動(dòng)性和粒子性，二者是 互相統(tǒng)一的B. 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性C. 個(gè)別光子不具有波動(dòng)性D. 從光電效應(yīng)現(xiàn)象看，光的頻率越高，它的粒子性 越強(qiáng)。A B D 第6頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 2000年高考13、假設(shè)在NaCl蒸氣中存在由鈉離子Na+和氯離子CI - 靠靜電相互作用構(gòu)成的單個(gè)氯化鈉NaCl分子，若取Na+ 與CI - 相距無限遠(yuǎn)時(shí)其電勢能為零，一個(gè)NaCl分子的電勢能為 6.1eV，已知使一個(gè)中性

6、鈉原子Na最外層的電子脫離鈉原子而形成鈉離子Na+所需的能量（電離能）為5.1eV，使一個(gè)中性氯原子Cl 結(jié)合一個(gè)電子形成氯離子所放出的能量（親和能）為3.8eV。由此可算出，在將一個(gè)NaCl分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子Na 和中性氯原子Cl的過程中，外界供給的總能量等于_eV。解：NaCl + 6.1eV Na+ + CI - Na + 5.1eV Na+ + eCl - + 3.8eV CI + eNaCl+6.1eV+3.8eV Na+CI - + 5.1eVE = 6.1 + 3.8 - 5.1 = 4.8 eV4.8第7頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例

7、3、已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.410 3 J，其中可見光約占45%。設(shè)可見光的波長均為0.55m，太陽向各個(gè)方向的輻射是均勻的，太陽與地球間距離為1.510 11 m，則太陽每秒輻射出的可見光的光子數(shù)大約為 。（只要求二位有效數(shù)字）解：太陽每秒輻射出來的能量E=4R2 1.410 3 J= 4 3.14 (1.5 1011) 2 1.4 103 = 410 26 J根據(jù)題意有，E 45%=n hc/n= E 45% /hc=410 26 0.45 0.55 10 - 6 6.6 10-34 3 108= 4.910 444.910 44返回返回第8頁，

8、共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三蘇州04年調(diào)研7 設(shè)氫原子的核外電子從高能級(jí)b向低能級(jí)a躍遷時(shí)，電子動(dòng)能的增量EK = EKa - EKb ，電勢能的增量EP = EPa - EPb ，則下列表述正確的是 （ ）A. EK 0、EP 0 、EK +EP = 0B. EK 0、EP 0 、EK +EP = 0C. EK 0、EP 0 、EK +EP 0D. EK 0、EP 0 、EK +EP 0解：電場力做正功，電勢能減少； 合外力做正功，動(dòng)能增加； 發(fā)射出光子，動(dòng)能與電勢能之和減少。 D第9頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三03年江蘇高考9 原子從

9、一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子，例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子，已知鉻原子的能級(jí)公式可簡化表示為 式中n=1，2，3表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是 （） A3A/16 B7A/16 C11A/16 D13A/16解： n=2躍遷到n=1 能級(jí)時(shí)放出能量為E0=3A/4處于n=4 能級(jí)的電子吸收能量為A/16 可以電離 EK= 3A/4 +（-A/16）= +11A/16C第10頁，共32頁，

10、2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 原子核俘獲一個(gè)- 子（ - 子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的207倍，而電荷量與電子相同）可形成原子。原子中電子的第一軌道半徑為re，電子的動(dòng)能為Ee ; 若電子換成- 子而形成原子, 第一軌道半徑為re/n, - 子的動(dòng)能為E，則 E ： Ee 等于 ( )A. n：1 B. n2：1 C. 1：1 D. 207：1解: 對(duì)于原子, kQe/re2 = me ve2/re , Ee=1/2meve2= kQe/2re對(duì)于原子, kQe/r2=mv2/r ,E =1/2m v2= kQe/2rE ：Ee =re：r= n：1 選AA鹽城04年調(diào)研三6第11頁，

11、共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三15.（5分）在下圖所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，那么 （ ）A. A光的頻率大于B光的頻率B. B光的頻率大于A光的頻率C. 用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是a 流向bD. 用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是b 流向a 光電管電源Gab2003年上海高考A C第12頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例：（新教材 2003天津理綜）如圖，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流

12、表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為 ( ) A 1.9eV B 0.6eV C 2.5eV D 3.1eV解：反向截止電壓為0.60V，EKm= 0.60 eVW= h- EKm= 2.5-0.6=1.9 eVA第13頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 閱讀如下資料并回答問題：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射，熱輻射具有如下特點(diǎn)：輻射的能量中包含各種波長的電磁波；物體溫度越高，單

13、位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同。處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它處在平衡狀態(tài)，則能保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體。單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比。即 其中常量2000年上海24、第14頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 在下面的問題中，把研究對(duì)象都簡單地看作黑體。有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑Rs=696000km，太陽

14、表面溫度T=5770K，火星半徑r=3395km，球面積S=4R2，其中R為球半徑。（1）太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為 的范圍內(nèi)，求相應(yīng)的頻率范圍。（2）每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少？（3）火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為r2（r為火星半徑）的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度。解: (1) 頻率范圍為上頁第15頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三（3）解：太陽單位時(shí)間單位面積發(fā)射的功率為P0火星單位時(shí)間單位面積接收的功率為P1火星單位時(shí)間接收的總功率為P2火星單位時(shí)間單位面積發(fā)射

15、的功率為P3題目上頁返回第16頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三2002年廣東高考16如下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生的， 其中p為質(zhì)子，為粒子，e+ 為正電子，為一種中微子。已知質(zhì)子的質(zhì)量為mp =1.67264810 -27kg， 粒子的質(zhì)量為m=6.64492910 -27kg，正電子的質(zhì)量為me=9.1110-31kg，中微子的質(zhì)量可忽略不計(jì)。真空中的光速c=3108 m/s。試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放的能量。第17頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三=6.64492910 -27kgme=9.1110-31kgm p =1.672648

16、10 -27kgm解：將六個(gè)方程式相加，得到e 2+24p+E= mc2 =(4m p m - 2me )c 2代入數(shù)字，經(jīng)計(jì)算得到E=3.9510-12 J第18頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例4、 兩個(gè)動(dòng)能均為1Mev的氘核發(fā)生正面碰撞,引起了如下的核反應(yīng): 試求:此核反應(yīng)中放出的能量 等于多少?若放出的能量全部變成核的動(dòng)能,則生成的氫核具有的動(dòng)能是多少?（已知 、 、 的原子核的質(zhì)量分別為1.0073u、2.0136u 、3.0156u）解：m=2 2.0136u - 3.0156u- 1.0073u=0.0043u E =931.5 0.0043=4.0M

17、eV由動(dòng)量守恒定律m3v3 + m1v1 =0EK1 EK3 =3 1EK1+ EK3 = E + 2 EK2= 6 MeVEK1= 4.5 MeV EK3= 1.5 MeV 第19頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 例5、 原來靜止的質(zhì)量為m 0 的原子核，放出 粒子后轉(zhuǎn)變成質(zhì)量為m1的原子核，該新核在其運(yùn)動(dòng)方向上又放出 粒子，而衰變成靜止的質(zhì)量為m2 的原子核，試求兩個(gè) 粒子的動(dòng)能。(設(shè)放出的能量全部變成核的動(dòng)能)解：由動(dòng)量守恒定律 m1 v1 +m v =0由質(zhì)能方程E = (m0 m1 m )c2 由能量守恒 EK1+ EK = E =(m0 m1 m )c2

18、EK=p2 /2m 1/2m EK1： EK = m ：m1 EK = m1 E (m1 +m ) EK = m1 (m0 m1 m )c2 /(m1 +m ) 第二次放出粒子，由動(dòng)量守恒定律 m1 v1 = 0+ m v 可見兩次放出的粒子動(dòng)量相等，所以動(dòng)能也相等。第20頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用射線轟擊鈹9時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的、貫穿能力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下特點(diǎn)：在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；這種射線的速度不到光速的十分之一，用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來，用它轟擊含有

19、氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來。并且被打出的氫核和氮核的最大速度之比 vH:vN 近似等于15 ：2, 若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可認(rèn)為靜止，碰撞過程沒有機(jī)械能損失，已知?dú)浜撕偷说馁|(zhì)量之比等于1 :14，寫出射線轟擊鈹核的反應(yīng)方程。試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但它不是射線，而是由中子組成。中子的發(fā)現(xiàn)第21頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三解: 核反應(yīng)方程為 在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則它不帶電; 射線是電磁波,速度為光速c,這種射線的速度不到光速的1/10,所以它不是 射線. 對(duì)打出氫核的實(shí)驗(yàn),由彈

20、性碰撞關(guān)系 (mH vH是氫核的質(zhì)量和速度) 由動(dòng)量守恒定律 mv=mv1+mH vH由動(dòng)能守恒 1/2mv2 = 1/2mv12 + 1/2mHvH2 對(duì)于打出氮核的實(shí)驗(yàn)，同理,(mN vN是氮核的質(zhì)量和速度)m = mH m為中子第22頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 頻率0的光子由地球表面某處豎直向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它上升H 的高度時(shí)，由于地球引力作用，它的波長變長，我們稱此為引力紅移，設(shè)光速為C，該光子頻率的紅移0與原有頻率0之比為（ ） A. B C. D 例6、解：光子的能量為 h 0 = mc2 質(zhì)量為m= h 0 /c2 由能量守恒定律，上升H 重力勢能增加m

21、g Hh 0= h + mg H 0 / 0 = g H /c2B第23頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 目前普遍認(rèn)為, 質(zhì)子和中子都是由被稱為u 夸克和d 夸克的兩類夸克組成。u 夸克帶電量為 ,d夸克帶電量為 ,e為基元電荷。2002年高考15、下列論斷可能正確的是 ( ) A 質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成, 中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成 B. 質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成, 中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成 C. 質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成, 中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成 D. 質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成, 中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸

22、克組成 B 第24頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三 有一種衰變叫EC衰變，EC衰變發(fā)生于核內(nèi)中子數(shù)相對(duì)較少的放射性原子核中。核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子可以俘獲一個(gè)核外電子并發(fā)射出一個(gè)中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)中子。經(jīng)過一次EC衰變后的原子核的 （ ）A. 質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)減少1B. 質(zhì)量數(shù)增加1，原子序數(shù)不變C. 質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)不變D. 質(zhì)量數(shù)減少1，原子序數(shù)減少1鹽城04年調(diào)研四2A第25頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三04年江蘇高考1 下列說法正確的是 （ ）A. 光波是一種概率波B. 光波是一種電磁波單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光子 的能量改

23、變D.單色光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光的 波長不變A B第26頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三04年江蘇高考3下列說法正確的是 （ ）A. 射線與射線都是電磁波B. 射線為原子的核外電子電離后形成的電子流用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能 改變原子核衰變的半衰期D.原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的質(zhì)量總等于 原核的質(zhì)量C第27頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三04年江蘇高考7 雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（e）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他探測中微子所用的探測器的主體是一個(gè)貯滿615t四氯乙烯（C2Cl4 ）溶液的巨桶

24、。電子中微子可以將氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程式為 已知 核的質(zhì)量為36.95658u， 核的質(zhì)量為36.95691u， 的質(zhì)量為0.00055u，1u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5MeV，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為 ( )A. 0.82MeV B. 0.31MeV C. 1.33MeV D. 0.51MeV 解: m = 36.95691+ 0.00055 -36.95658 =8.810-4u E= 931.5MeV m=0.82MeV A第28頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)54分，星期三04年江蘇高考1010 若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其它層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能