近代物理初步

【答案】AB　

【解析】该金属的截止频率为ν_c，则可知逸出功$W_0＝hν_c$，逸出功由金属材料的性质决定，与照射光的频率无关，因此C错误；

由光电效应的实验规律可知A正确；由爱因斯坦光电效应方程$E_k＝hν－W_0$，将$W0＝hν_c$代入可知B正确，D错误。

【答案】A　

【解析】　入射光的光子能量$ε＝hν＝3.5 eV$，阴极$K$的逸出功为$W_0$，则逸出光电子的最大初动能$E_{k1}＝hν－W_0$；

$P$从$c$点向左移动$\dfrac{1}{4}L$，光电管上加有反向电压$U＝\dfrac{1}{4}E＝1.0 V$，电流计示数刚好减小到零，故$－eU＝0－E_{k1}$，$E_{k1}＝1.0 eV$，$W_0＝3.5 eV－1.0 eV＝2.5 eV$；

触头P从c点向右移动$\dfrac{1}{4}L$时，光电管上加有正向电压$U＝\dfrac{1}{4}E＝1.0eV$，则光电子到达阳极A的最大动能$E_{kmax}＝E_{k1}＋eU′＝2.0 eV$，故选项B正确。

【答案】　B
【解析】　一群4-1 就是$C_4^2=6$，一个是$n-1=4-1=3$。所以A错

根据图像，只有两种能发生光电效应，那么肯定是跨越能级最高的两个！分别是4-1和3-1 ，由$eU_C=hv-w_0$，可以推断b的4-1，那么b、c都是3-1，所以B对

【答案】　C

【解析】　

在原子物理学中，康普顿散射，或称康普顿效应（英语：Compton effect），是指当X射线或伽马射线的光子跟物质相互作用，因失去能量而导致波长变长的现象。相应的还存在逆康普顿效应——光子获得能量引起波长变短。这一波长变化的幅度被称为康普顿偏移。

康普顿效应首先在1923年由美国华盛顿大学物理学家康普顿观察到，并在随后的几年间由他的研究生吴有训进一步证实。康普顿因发现此效应而获得1927年的诺贝尔物理学奖。

这个效应反映出光不仅仅具有波动性。此前汤姆孙散射的经典波动理论并不能解释此处波长偏移的成因，必须引入光的粒子性。这一实验说服了当时很多物理学家相信，光在某种情况下表现出粒子性，光束类似一串粒子流，而该粒子流的能量与光频率成正比。

在引入光子概念之后，康普顿散射可以得到如下解释：电子与光子发生弹性碰撞（弹性碰撞产生的非弹性散射），电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞出，整个过程中总动量守恒，如果光子的剩余能量足够多的话，还会发生第二次甚至第三次弹性碰撞。

康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出，射入散射物质（一般指金属）时，主要是与电子发生作用。如果光子的能量相当低（与电子束缚能同数量级），则主要产生光电效应，原子吸收光子而产生电离。如果光子的能量相当大（远超过电子的束缚能）时，则我们可以认为光子对自由电子发生散射，而产生康普顿效应。如果光子能量极其大（>1.022百万电子伏特）则足以轰击原子核而生成一对粒子：电子和正电子，这个现象被称为成对产生。

由于光子具有波粒二象性，因此，应该可以用波动理论诠释这效应。埃尔温·薛定谔于1927年给出半经典理论。这理论是用经典电动力学来描述光子，用量子力学来描述电子。

康普顿效应

光电效应、康普顿效应均说明光具有粒子性，故A错误；

天然放射的三种射线，电离能力最弱的是γ射线，α射线电离能力最强，故B错误；

电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子能发生衍射，具有波动性，故C正确；

卢瑟福α粒子散射实验，揭示了在原子内部存在原子核，故D错误。

【答案】  B

【解析】

A．该反应属于$\alpha$衰变，故A错误。

B．$ ^x_{90}Th$的质量数为238-4=234（个）。

$ ^x_{90}Th$中含有的中子数为234-90=144（个）故B正确。

C．$^{238}_{92}U$衰变过程中释放能量，新核更稳定，因此新核$ ^x_{90}Th$的比结合能较大，故C错误。

D．$ ^x_{90}Th$具有放射性，它能放出一个电子而衰变成镤核，故D错误。

【答案】  D

【解析】

由图可知质量为0.8m₀的氡222变到0.4m₀所用的时间

$\Delta t =3.80d$

0.4m₀的氡222衰变到0.2m₀所用的时间

$\Delta t ‘=3.80d$

即氡222的半衰期为3.80d。故ABC错误，D正确。

【答案】  A

【解析】根据玻尔理论，处于基态的氢原子被12.75eⅤ光子照射，可跃迁至第四能级，自第四能级向下跃迁可释放6种不同频率的光子，如图所示，c光子能量

E_c=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV

为紫外线，a、b光子能量大于c光子能量，也为紫外线

E_d=0.85eV-（-3.4eV）=2.55cV

为可见光，e光子能量

E_e=-1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV

为可见光

E_f=-0.85eV-（-1.51eV）=0.66eV<1.62eV

为不可见光；

因此有3种紫外线，2种可见光，1种不可见光，A正确。

【答案】  C

【解析】

A．由$eU_C=E_{km}=hv-W_0$得$U_C=\dfrac{h}{e}v-\dfrac{W_0}{e}$

入射光的频率与遏止电压成线性关系但不是正比关系，故A错误；

B．由公式$W_0= h v_0$

得金属的截止频率

$v_0=\alpha$

故B错误；

CD．结合图像得

$k=\dfrac{h}{e}=\dfrac{b}{a}$,$\dfrac{W_0}{e}=b$

故金属的逸出功$W_0=eb$，普朗克常量$h=\dfrac{eb}{a}$，故C正确，D错误。

【答案】  AC

【解析】

A．由于紫外线的能量大于$3.11eV$，并且也大于处于$n=3$能级的能量$-1.51eV$，则紫外线能让处于$n=3$能级的氢原子发生电离，所以A正确；

B．量氢原子从高能级向$n=3$能级跃迁时，发出的光其能量小于$-1.51eV$，所以是红外线，则B错误；

C．大量处于$n=4$能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光，如

$4\rightarrow3$ ，$\Delta E_1=E_4-E_3=0.66eV$

$4\rightarrow2$  ，$\Delta E_2=E_4-E_2=2.55eV$

$4\rightarrow1$  ，$\Delta E_3=E_4-E_1=12.75eV$

$3\rightarrow2$  ，$\Delta E_4=E_3-E_2=1.89eV$

$3\rightarrow1$  ，$\Delta E_5=E_3-E_1=12.09eV$

$2\rightarrow1$  ，$\Delta E_6=E_2-E_1=10.02eV$

由于可见光的光子能量范围约为$1.62eV-3.11eV$，则大量处于$n=4$能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光，所以C正确；

D．$n=4$直接跃迁到$n=1$能级发出的光子能量最大，则其波长最短，根据

$\Delta=\dfrac{L}{d}\lambda$

则大量处于$n=4$能级的氢原子向基态跃迁时所发出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以$n=4$直接跃迁到$n=1$能级发出的光子所形成的干涉条纹最窄，所以D错误；

【答案】D

【解析】A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；

B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为10⁴eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电离，故B错误；

C．同步辐射光的波长范围约为10^-5m～10^-11m，与蛋白质分子的线度约为10^-8 m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误；

D．以接近光速运动的单个电子能量约为10⁹eV，回旋一圈辐射的总能量约为10⁴eV，则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；

【答案】A

【解析】由图分析可知，核反应方程为

$^{238}_{92}X \rightarrow ^{206}_{82}Y+a^{4}_{2}He+b^{0}_{-1}e$

设经过a次$\alpha$衰变，b次$\beta$衰变。由电荷数与质量数守恒可得

$238=206+4a$;$92=82+2a-b$

解得

$a=8,b=6$

故放出6个电子。

【答案】C

【解析】氘核$^2_1$可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式

$6^2_1H \rightarrow 2^4_2H+2^1_1H+2^1_0n+43.15MeV$

则平均每个氘核聚变释放的能量为

$\varepsilon = \dfrac{E}{6}=\dfrac{43.15}{6}MeV$

1kg海水中含有的氘核约为1.0×10²²个，可以放出的总能量为

$E_0=N \varepsilon$

由$Q=mq$可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量

$m=\dfrac{Q}{q}=\dfrac{E_0}{q}=400kg$

答案 C