11．氢原子处于基态时，原子能量E₁＝－13.6eV，已知电子电量e＝1.6×10^－19C，电子质量m＝0.91×10^－30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r₁＝0.53×10^－10m.

(1)若要使处于n＝2能级的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子？

(2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n＝2的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？

[答案]　(1)8.21×10¹⁴Hz　(2)1.3×10^－4A

[解析]　(1)要使处于n＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν＝0－

得ν＝8.21×10¹⁴Hz

(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有＝

其中r₂＝4r₁.根据电流强度的定义I＝

由以上两式得I＝

将数据代入得I＝1.3×10^－4A

10．已知氘核(H)质量为2.0136u，中子(n)质量为1.0087u，氦核(He)质量为3.0150u,1u相当于931.5MeV.

(1)写出两个氘核聚变成He的核反应方程；

(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；

(3)若两个氘核以相同的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核(He)和中子(n)的速度大小之比是多少？

[答案]　(1)H+H→He+n　(2)3.26MeV　(3)1?3

[解析]　(1)根据题中条件，可知核反应方程为：

H+H―→He+n

(2)质量亏损Δm＝2m_H－(m_He+m_n)

＝2.0136u×2－(3.0150u+1.0087u)＝0.0035u

由于1u的质量与931.5MeV的能量相对应，所以核反应中释放的核能为ΔE＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV

(3)由动量守恒定律有：0＝m_Hev_He－m_nv_n

得v_He?v_n＝1:3

9．如下图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，求：

(1)有可能放出几种能量的光子？

(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出光子波长最长？波长是多少？

[答案]　(1)6　(2)由第四能级向第三能级跃迁　1.88×10^－6m

[解析]　要放出光子，原子只能从高能级向低能级跃迁，当它们跃迁时，有的氢原子由n＝4的激发态跃迁到n＝3，然后再跃迁到n＝2直到n＝1的基态，或由n＝3直接到n＝1；也有的氢原子由n＝4直接跃迁到n＝2或n＝1等，对大量的氢原子而言，发生上述各种跃迁都是可能的．根据数学知识，可求出放出光子的种类，波长最长的光子，能量最小，因而波长最长的光子应由能级差最小的跃迁发出．

(1)由N＝C可得N＝C＝6(种)．

(2)氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子波长最长，根据

hν＝E₄－E₃＝－0.85－(－1.51)＝0.66(eV)

λ＝＝m

＝1.88×10^－6m.

8．人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题：

(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做了卓越的贡献．

请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．

①________________________________________________________________________.

②________________________________________________________________________.

在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途．

(2)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与H核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

[答案]　(1)见解析　(2)重水减速效果更好

[解析]　(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就)；

玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱(或其他成就)；

查德威克发现了中子(或其他成就)．

如：2是γ射线，可用来检查金属内部有无砂眼和裂纹．

(2)设中子质量为M_n，靶核质量为M，由动量守恒定律：

M_nv₀＝M_nv₁+Mv₂ ①

由能量守恒：M_nv＝M_nv+Mv　　　　 ②

解得v₁＝v₀

在重水中靶核质量：M_H＝2M_n，

v_1H＝v₀＝－v₀ ③

在石墨中靶质量：M_C＝12M_n，

v_1C＝v₀＝－v₀ ④

与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．

7．(2009·江苏盐城3月)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知Ra能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知Ra的质量为M₁＝3.7533×10^－25kg，新核Rn的质量为M₂＝3.6867×10^－25kg，α粒子的质量为m＝6.6466×10^－27kg，则

(1)写出该核反应的方程式．

(2)此反应过程中放出的能量是多少？(计算结果保留两位有效数字)

[答案]　见解析

[解析]　(1)Ra―→Rn+He.

(2)ΔE＝Δmc²＝(M₁－M₂－m)c²＝1.2×10^－12J.

6．(1)放射性物质Po和Co的核衰变方程分别为：

Po→Pb+X₁　Co→Ni+X₂

方程中的X₁代表的是________，X₂代表的是________．

(2)如图所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图．(在所画轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)

[答案]　(1)He　e　(2)见解析

[解析]　(1)由质量数守恒可知X₁、X₂的质量数分别为4、0，由电荷数守恒可知X₁、X₂的电荷数分别为2、－1.故X₁是He，X₂是e.

(2)α粒子带正电，在(a)图电场中右偏，在(b)图磁场受到指向左侧的洛伦兹力向左偏，β粒子带负电，故在(a)图中左偏而在(b)图中右偏，γ粒子不带电故不发生偏转．如图所示(曲率半径不作要求，每种射线可只画一条轨迹．)

5．(2009·河南新乡模拟)如图所示，两束不同的单色光A₁和B₁，分别沿半径射入截面为半圆形的玻璃砖后，经过圆心O分别沿OA₂方向和OB₂方向射出，且两入射光之间的夹角和两出射光之间的夹角都等于θ，该角小于10°.下列说法中正确的是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．在玻璃中B₁光传播的速度较大

B．A₁光的光子能量较大

C．用A₁、B₁光分别做双缝干涉实验，实验条件相同，则A₁光在屏上形成的明条纹宽度较大

D．若用B₁光照射某金属板能产生光电效应，则用A₁光照射该金属板也一定能产生光电效应

[答案]　C

[解析]　从图中可得，A₁光的入射角比B₁光大θ，而折射角也是大θ，结合光路可逆原理可知这种材料对A₁光的折射率相对较小，即A₁光波长较长，在玻璃中速度较大，故A错，波长长的光的光子的能量较小，故B也错，双缝干涉的条纹的宽度与波长成正比，即C正确，而A₁光光子的能量较小，故不一定能产生光电效应，D错．

4．(2009·深圳一模)关于天然放射现象，叙述正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少

B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的

C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强

D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变

[答案]　C

[解析]　物理化学方法都无法改变放射性元素的半衰期，故A项错；β衰变中释放的电子是核内的中子转化的，并不是核外电子，B错；α、β、γ三种射线的电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，C正确；8次α衰变质量数减少32，质子数减少16,10次β衰变质量数不变，质子数增加10个，电荷数不守恒，故D项错误．正确答案为C.

3．下列关于氢光谱的叙述，正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．从光谱上看，氢原子辐射光波的频率只有若干分立的值

B．稀薄氢气通电时能发出连续谱

C．氢原子从低能级向高能级跃迁时产生原子光谱

D．氢原子从高能级向低能级跃迁时产生原子光谱

[答案]　AD

[解析]　由于氢原子能级是不连续的，所以氢原子辐射光波从光谱上看只有若干分立值，属于线状谱，A正确；稀薄气体通电发光时发出的是线状谱，B错误；根据能级理论，原子由低能级向高能级跃迁时要吸收光子，且光子能量等于两个能级差，C错，D对．

2．(2009·合肥市一模)关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内

B．α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据

C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路

D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的

[答案]　BC

[解析]　卢瑟福通过α粒子散射实验设想原子内的正电荷集中在很小的核内，A错；玻尔理论有局限性，但不能说是错误的，D错；B、C说法是正确的．