高中 | 半衰期 题目答案及解析

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选修3-5

第十九章 原子核

19.2 放射性元素的衰变

半衰期

电子与光子

核外电子跃迁可以放出光子,光可以使金属中的电子逸出,大自然很神奇。

如图是氢原子的能级图。现有大量处于$n=5$能级的氢原子向低能级跃迁,最多可辐射出                 种不同频率的光子;用从$n=4$能级跃迁到$n=2$能级释放的光子照射下表中几种金属,发生光电效应逸出的光电子的最大初动能为                 $\;\rm eV$

金属
逸出功$W/\rm eV$$1.88$$3.20$$3.34$$4.52$

[["$10$","$0.67$"]]

大量处于$n=5$能级的氢原子向低能级跃迁,根据$\rm C_{5}^{2}=10$

可知最多可辐射出$10$种不同频率的光子;

用从$n=4$能级跃迁到$n=2$能级释放的光子照射下表中几种金属,根据$h\nu=E_{4}-E_{2}=2.55\;\rm eV$

可知照射铯可以发生光电效应,根据光电效应方程可得逸出的光电子的最大初动能为$E_{k}=h\nu-W_{0}=2.55\;\rm eV-1.88\;\rm eV=0.67\;\rm eV$

电子枪发射的电子通过双缝实验装置打到屏上$(\qquad)$

["

只有发射的是电子束时,才能发生干涉现象

","

只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉现象

","

若电子是一个一个发射的,仍能发生干涉现象

"]
[["C"]]

物质波也具有波粒二象性,故电子的波动性是每个电子本身的性质,所以若电子是一个一个发射的,仍能发生干涉现象,只是需要大量电子显示出干涉图样。

故选:$\rm C$

在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时,常利用沉积物中半衰期较短的$\rm _{82}^{210}Pb$ ,其衰变方程为$\rm _{82}^{210}Pb→\rm _{83}^{210}Bi+X$,方程中$X$的符号是                 ;若$\rm _{82}^{210}Pb$$\rm _{83}^{210}Bi$$X$的质量分别为$m_{1}$$m_{2}$$m_{3}$,真空中的光速为$c$,此衰变过程释放的能量为                 

[["$_{-1}^{0}e$","$(m_{1}-m_{2}-m_{3})c^{2}$"]]

根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知$X$$_{-1}^{0}e$

根据质能方程可知,此衰变过程释放的能量为$\Delta E=\Delta mc^{2}=(m_{1}-m_{2}-m_{3})c^{2}$

利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板$MN$上方是磁感应强度大小为$B$、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为$2d$$d$的缝,两缝近端相距为$L$。一群质量为$m$、电荷量为$q$,具有不同速度的粒子从宽度为$2d$的缝垂直于板$MN$进入磁场。

①能够从宽度为$d$的缝射出的粒子带                 电;

②(计算)求射出粒子的最小速度大小$v_{\min}$                 

③(论证)分析说明:若保持$d$$L$不变,增大$B$,射出粒子的最大速度大小$v_{\max}$与最小速度大小$v_{\min}$之差增大                 

[["负","$\\dfrac{qBL}{2m}$","见解析"]]

①根据左手定则可知,能够从宽度为$d$的缝射出的粒子带负电;

②粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力得$qvB=m\dfrac{v^{2}}{r}$

可得$r=\dfrac{mv}{qB}$

由几何关系可知射出粒子的最小半径为$r_{\min}=\dfrac{1}{2}L$

则射出粒子的最小速度为$v_{\min}=\dfrac{qBr_{\min}}{m}=\dfrac{qBL}{2m}$

③由几何关系可知射出粒子的最小半径为$r_{\max}=\dfrac{1}{2}(L+3d)$

则射出粒子的最小速度为$v_{\max}=\dfrac{qBr_{mac}}{m}=\dfrac{qB(L+3d)}{2m}$

射出粒子的最大速度大小$v_{\max}$与最小速度大小$v_{\min}$之差为$\Delta v=v_{\max}-v_{\min}=\dfrac{qB(L+3d)}{2m}-\dfrac{qBL}{2m}=\dfrac{3qBd}{2m}$

可知若保持$d$$L$不变,增大$B$,射出粒子的最大速度大小$v_{\max}$与最小速度大小$v_{\min}$之差增大。

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