全國中學(xué)生物理競賽集錦原子物理學(xué)新課標(biāo)人教版(已修改)
2025-06-19 16:18 本頁面
【正文】 全國中學(xué)生物理競賽集錦原子物理學(xué)一、（15分）填空1．a(chǎn)．原子大小的數(shù)量級(jí)為__________m。b．原子核大小的數(shù)量級(jí)為_________m。c．氦原子的質(zhì)量約為_________kg。（普朗克常量 h＝10－34Js）2．已知某個(gè)平面鏡反射的光能量為入射光能量的80％。試判斷下列說法是否正確，并簡述理由。a． 反射光子數(shù)為入射光子數(shù)的80％；b．每個(gè)反射光子的能量是入射光子能量的80％。第21屆復(fù)賽三、(15分)m子在相對(duì)自身靜止的慣性參考系中的平均壽命．宇宙射線與大氣在高空某處發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生一批m子，以v = （c為真空中的光速）向下運(yùn)動(dòng)并衰變．根據(jù)放射性衰變定律，相對(duì)給定慣性參考系，若t = 0時(shí)刻的粒子數(shù)為N(0), t時(shí)刻剩余的粒子數(shù)為N(t)，則有，式中t為相對(duì)該慣性系粒子的平均壽命．若能到達(dá)地面的m子數(shù)為原來的5％，試估算m子產(chǎn)生處相對(duì)于地面的高度h．不考慮重力和地磁場對(duì)m子運(yùn)動(dòng)的影響．第20屆預(yù)賽二、(20分)一個(gè)氫放電管發(fā)光，107m．試計(jì)算這是氫原子中電子從哪一個(gè)能級(jí)向哪一個(gè)能級(jí)（用量子數(shù)n表示）躍遷時(shí)發(fā)出的？已知?dú)湓踊鶓B(tài)（n＝1）的能量為El=＝－1018J，普朗克常量為 h=10－34Js。第20屆復(fù)賽（無）第19屆預(yù)賽（無）第19屆復(fù)賽六、（20分）在相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室靜止的平面直角坐標(biāo)系中，有一個(gè)光子，沿軸正方向射向一個(gè)靜止于坐標(biāo)原點(diǎn)的電子．在軸方向探測到一個(gè)散射光子．已知電子的靜止質(zhì)量為，光速為,入射光子的能量與散射光子的能量之差等于電子靜止能量的1／10． 1．試求電子運(yùn)動(dòng)速度的大小,電子運(yùn)動(dòng)的方向與軸的夾角；電子運(yùn)動(dòng)到離原點(diǎn)距離為（作為已知量）的點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間．2．在電子以1中的速度開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，一觀察者相對(duì)于坐標(biāo)系也以速度沿中電子運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)(即相對(duì)于電子靜止)，試求測出的的長度．第18屆預(yù)賽四、（1 8分）在用鈾 235作燃料的核反應(yīng)堆中，鈾 （慢中子）后，可發(fā)生裂變反應(yīng)，放出能量和2～3個(gè)快中子，而快中子不利于鈾235的裂變．為了能使裂變反應(yīng)繼續(xù)下去，需要將反應(yīng)中放出的快中子減速。有一種減速的方法是使用石墨（碳12）作減速劑．設(shè)中子與碳原子的碰撞是對(duì)心彈性碰撞，問一個(gè)動(dòng)能為的快中子需要與靜止的碳原子碰撞多少次，？第18屆復(fù)賽三、（22分）有兩個(gè)處于基態(tài)的氫原子、靜止，以速度與之發(fā)生碰撞．己知：碰撞后二者的速度和在一條直線上，碰撞過程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，試論證：速度至少需要多大（以表示）？己知電子電量為，質(zhì)子質(zhì)量為。電子質(zhì)量為．氫原子的基態(tài)能量為．第17屆預(yù)賽七、（20分）當(dāng)質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)距離—個(gè)質(zhì)量為、半徑為的質(zhì)量均勻分布的致密天體中心的距離為(≥) 時(shí)，其引力勢能為，其中為萬有引力常量．設(shè)致密天體是中子星，其半徑，質(zhì)量（，為太陽的質(zhì)量)． 1．1Kg的物質(zhì)從無限遠(yuǎn)處被吸引到中子星的表面時(shí)所釋放的引力勢能為多少? 2．在氫核聚變反應(yīng)中，若參加核反應(yīng)的原料的質(zhì)量為， ，問1kg的原料通過核聚變提供的能量與第1問中所釋放的引力勢能之比是多少?
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