4、年浙江卷)氦原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是
( )
A．核力、萬有引力、庫侖力
B．萬有引力、庫侖力、核力
C．庫侖力、核力、萬有引力
D．核力、庫侖力、萬有引力
解析：核力是強(qiáng)相互作用力，氦原子核內(nèi)的2個質(zhì)子是靠核力結(jié)合在一起的．可見核力遠(yuǎn)大于庫侖力；微觀粒子的質(zhì)量非常小，萬有引力小于庫侖力．故D選項(xiàng)正確．
答案：D
二、計算題
5．已知鈉原子在A、B、C、D、E幾個能級間躍遷時輻射的波長分別為：589 nm(B―→A),330 nm(C―→A),285 nm(D―→A),514 nm(E―→B)．
5、試作出鈉原子在這幾個能量范圍的能級圖．作圖時注意，表示能級的橫線間的距離和相應(yīng)能級差成正比，并在線旁以電子伏為單位標(biāo)出這個能級的值(設(shè)最高能級為0)．
圖10
解析：根據(jù)ΔE＝可以由輻射的波長得到幾個能級差；
EB－EA＝2.1 eV；EC－EA＝3.8 eV；
ED－EA＝4.4 eV；EE－EB＝2.4 eV；
根據(jù)以上能級差所作能級圖如答案圖10所示．
答案：如圖10所示
6．根據(jù)巴爾末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)最長波長與最短波長所對應(yīng)的n，并計算其波長．
解析：當(dāng)n＝3時，波長最長，＝R(－)
λ＝× m＝× m＝6.55×10－7m
當(dāng)n＝∞時，波長最
6、短，＝R(－)＝R×
λ＝ m＝m＝3.64×10－7 m
答案：n＝3時，波長最長 6.55×10－7 m n＝∞時，波長最短 3.64×10－7 m
7．波長為λ＝0.17 μm的紫外線照射至金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動時，已知r·B＝5.6×10－6 T·m，光電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電荷量e＝1.6×10－19 C，求：
(1)光電子的最大動能；
(2)金屬筒的逸出功．
解析：光電子做半徑最大的勻速圓周運(yùn)動時，它的動能即是最大動能．
(1)由eBv＝得v＝
所以mv2＝m·()2＝
代入數(shù)據(jù)得
7、mv2≈4.41×10－19 J
(2)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得
W＝hν－mv2＝h－mv2
代入數(shù)據(jù)得W≈7.3×10－19 J.
答案：(1)4.41×10－19 J (2)7.3×10－19 J
8．已知原子的基態(tài)能量為－13.6 eV，核外電子的第一軌道半徑為0.53×10－10m，電子質(zhì)量me＝9.1×10－31kg，電量為1.6×10－19C，求：電子躍遷到第三軌道時，氫原子的能量、電子的動能和電子的電勢能各多大？
解析：本題考查了氫原子的核外電子繞核運(yùn)動時相關(guān)的物理量與軌道半徑的關(guān)系．
氫原子能量E3＝E1/32＝－13.6 eV/32＝－1.51 eV.
電子
8、在第3軌道時半徑為r3＝n2r1＝32r1①
電子繞核做圓周運(yùn)動向心力即庫侖力，所以
ke2/r＝mv/r3②
由①②可得電子動能為
Ek3＝mv＝
＝ eV
＝1.51 eV
由于E3＝Ek3＋Ep3，故電子的電勢能為：
Ep3＝E3－Ek3＝－1.51 eV－1.51 eV＝－3.02 eV
答案：－1.51 eV 1.51 eV?。?.02 eV
9．氫原子在基態(tài)時軌道半徑r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6 eV.求氫原子處于基態(tài)時：
(1)電子的動能．
(2)原子的電勢能．
(3)用波長是多少的光照射可使其電離？
解析：(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原
9、子核外電子速度為v1，則：
k·＝
∴電子動能Ek1＝mv＝
＝eV
＝13.6 eV
(2)E1＝Ek1＋Ep1
∴Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV
(3)設(shè)用波長λ的光照射可使氫原子電離：＝0－E1
∴λ＝－＝m
＝0.9141×10－7m
答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.9141×10－7m
10．(2020年江蘇卷)在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中H的核反應(yīng)
10、，間接地證實(shí)了中微子的存在．
(1)中微子與水中的H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(n)和正電子(e)，即中微子＋H―→n＋e
可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是________．(填寫選項(xiàng)前的字母)
A．0和0 B．0和1
C．1和0 D．1和1
(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子(γ)，即
e＋e―→2γ
已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10－31 kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為
________
J．正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是____________________
11、____________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大?。?
解析：(1)由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知A正確．
(2)由能量守恒有2E＝2mec2，所以E＝mec2＝9.1×10－31×(3.0×108)2J＝8.2×10－14J.
反應(yīng)過程中動量守恒且總動量為零．
(3)粒子的動量p＝，物質(zhì)波的波長λ＝
由mn>m
12、e，知pn>pe，則λn<λe.
答案：(1)A (2)8.2×10－14 遵循動量守恒 (3)λn<λe
11．(2020年濟(jì)寧模擬)根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)波長最長的兩條譜線所對應(yīng)的n，它們的波長各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？
解析：根據(jù)巴耳末公式＝R(－)，得
當(dāng)n＝3,4時氫原子發(fā)光所對應(yīng)的波長最長
當(dāng)n＝3時有＝1.10×107×(－)
解得λ1＝6.5×10－7m
當(dāng)n＝4時有＝1.10×107×(－)
解得λ2＝4.8×10－7 m.
除巴耳末系外，在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都是滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式，即＝R(－)．其中a分別為1,
13、3,4，…對應(yīng)不同的線系，由此可知?dú)湓庸庾V是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜．
答案：6.5×10－7 m 4.8×10－7 m 不連續(xù)的線狀譜
圖11
12．原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個具有13.6 eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰．
(1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如圖11所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動能至少為多少？
解析：(1)設(shè)運(yùn)動氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能ΔE被基態(tài)氫原子吸收．若ΔE＝10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2.由動量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
mv＝mv2＋mv2＋ΔE②
mv＝Ek③
Ek＝13.6 eV④
解①②③④得，ΔE＝·mv＝6.8 eV
因?yàn)棣＝6.8 eV<10.2 eV.
所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷．
(2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝13.6 eV，代入①②③得Ek＝27.2 eV.
答案：(1)不能 (2)27.2 eV
2020高考物理單元卷 原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜
