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“光的本性 原子和原子核”习题错解剖析
浙江象山丹城中学 姜会根 （315700）
光的本性，原子和原子核知识点属于宏观向微观过渡的部分，内容较抽象，研究问题的方法及考虑问题的思维方式有很大改变。有关习题错解主要表现为：
一、不能很好理解宏观物理与微观物理的重大区别
例1、一平行单色光，通过一平板上的单缝，在后面的屏上得到明显相间的衍射条纹，若将狭缝调得更窄，衍射条纹的中央明纹宽度怎样变化？
[错解]：变窄
[部析]：衍射是光的波动性的重要表现，在缝或障碍物尺寸相比差不多时，产生明显的衍射现象。中央明纹宽窄表示衍射现象显著程度，它取决光的波长λ的大小与缝（或障碍物）尺寸a的相对关系，λ/a越大，衍射愈明显，中央亮纹愈宽，反之则愈窄。原解忽视缝宽条件，仍用宏观尺寸，按直线传播规律来处理问题，导致错解。
[正确解]：变宽
例2、某单色光光子能量为E，该光子的静质量为多少？
[错解]：由 得
[剖析]：按爱因斯坦光子假设，光子的能量与光的频率成正比，即E=hv，所以不能用经典动能公式来计算光子的质量，把光子理解为机械粒子，倒退到牛顿微粒说的立场。
[正确解]：光子静质量为零。
例3、氢原子基态能量为E1，n=3的激发态为E3，基态氢原子要吸收多大能量的光子，才可以跃迁到n=3的激发态？
[错解]：光子能量E≥E3－E1
[剖析]：原子的能级是量子化的，原子只有吸收能量等于两能级差的光子才能产生能级跃迁。光子能量稍大或稍小，都不可使原子从能量低的能量状态跃至能量高的能量状态，这在研究观物理中是不可想象的。
[正确解]：光子能量E=E3－E1
二、不能很好掌握有关公式的使用条件及物理意义
例4、氢原子基态能量为-13.6ev,氢原子在n=2对应能级的轨道上电子绕核运行的动能是多少电子伏?
[错解]:由 , E1=-13.6ev, n=2,得 。
[剖析]：（n=1，2，3……）是玻尔理论的重要公式，En为氢原子在第n个玻尔定态轨道上的能量，包括了电子动能及电子在氢原子核电场中的电势能，原解把总能量当作动能，得出电子动能为负值的荒谬结果。
[正确解]：由
（rn为电子绕核运行的定态轨道半径）
∴||=，当n=2时，=|－3.4|=3.4(ev)
例5、静止的氡放出一个粒子变为钋，已知粒子的动能为，在衰变中的质量亏损是多少？
[错解]反应中核质量数守恒，△m=222－218－4=0
[剖析]质量数A是核质量的近似值，它等于原子核的核子数或质子与中子数的和，质量亏损是核反应前后体系静质量差，如果用质量数代替质量，由于任何核反应核子总数不变，就不可能存在质量亏损问题了。
[正确解]：氡核静止，反应后，氦核与钋核动量大小相等，即，它们的动能之比：，由能量守恒定律得衰变能△E=，由质量关系式
△ E=△，得质量亏损△m=
例6，某放射性元素的半衰期是2小时，现有40个该元素的原子核，经过4小时，还剩多少原子核没有衰变？
[错解]：由半衰期定义，n剩=
得 n剩=40×
[剖析]：衰变规律是大量原子核衰变表现出来的统计规律，n剩=在样品中原子数目少到统计规律不再起作用时，就无法使用，如，我们将无法确定在4小时内有多少这种核衰变。
[正确解]：无法确定
三、不能很好认识这部分知识的框架
例7，下列哪些事件说明原子核具有复杂的结构？
A、汤姆生发现电子
B、粒子散射实验发现有少量粒子发生大角度偏折
C、氢光谱为线状光谱 D、贝克勒尔发现放射性元素
[错解]：选A 选B 选C
[剖析]：汤姆生发现电子，改变了人们原先的原子不可分割的错误看法；粒子散射实验则从实践的角度证实了原子核的存在；氢的线状光谱使人们认识到原子结构中存在量子性。这些还都是核外的发现，只有天然放射性现象的发现，才标志人类已深入研究至原子核，说明了核的复杂和可变。
[正确解]：选D
四、不能很好总结同类概念或相似事物间的差异
例8、下列三个核反应方程各属何种类型的核反应？
（1）
（2）
（3）
[错解]：依次为（1）是衰变 （2）是裂变 （3）是人工转变
[剖析]：反应（1）虽然有氦核和正电荷产生，但其本质是较轻的聚合为较重的的反应；反应（2）左侧虽是重核，但其本质不属重核分成中等核的反应，且是粒子；反应（3）中左侧中子起激活重核作用，使其分成中等的氙核和锶核，生成更多的中子。
[正确解]：依次为（1）是聚变（2）是衰变（3）裂变
五、不能很好理清重大判定性实验与其对应理论间的关系。
例9、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），那么以下叙述哪个正确？
A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的干涉条纹消失
B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹依然存在
C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮。
D、屏上无任何光亮。
[错解]：选A、选B、选D
[剖析]：是否存在干涉条纹，要看是否具有相干条件，显然，加了滤光片后，从双缝中出来的光分别是红光和绿光，它们不是相干光，所以不能产生干涉现象，但通过狭缝后都能射到屏上，屏上有光亮。
[正确解]：选C
例10、如右图所示，用一束波长大于阴极金属
极限波长的光照射光电管阴极，光电流为O，
要使光电流逐渐增加应怎样做？
[错解]：将电池正负极互换，使光电管加正向电压，mA
p

将滑动变阻器触头P右移，使正向电压加大。
[剖析]：入射光的频率必须大于阴极金属极限频率才能产生光电效应，光在真空中波长与频率成反比，故波长大于金属极限波长的光，无论怎样改变电压，都不能产生光电效应，更不会有光电流。
[正确解]：换用波长小于阴极极限波长的光照射，且使光电管加正向电压时，将滑动变阻器触头P右移，方可使光电流逐渐增加。
例11、关于粒子散射实验结果及理论解释，哪些是正确的？
A、大多数粒子被偏转，少数偏转角较大，说明原子中心有一质量较大的核。
B、极少数粒子发生大角度偏转，这是粒子与许多电子碰撞的缘故。
C、绝大多数粒子保持直线通过，说明原子内部正电荷均匀分布。
D、绝大多数粒子保持直线通过，说明原子内部大部分是空的。
[错选]：选A、选B、选C
[剖析]：选A者把少数粒子偏转搞错为多数偏转，如果是多数偏转，何来核式结构？选B者认为偏转是粒子与电子碰撞的原因，要知道粒子质量（4u）远大于电子质量（），它们相碰好比子弹遇到空气中的尘埃；选C者孤立看大多数粒子直线前进，如果正电荷均匀分布，少数粒子不可能作大角度偏转。多数粒子行为应与少数粒子的行为结合分析，才能得出正确推测。
[正确解]：选D，原子核很小，原子内部空间是“空”的，能靠近原子核与之有较大斥力作用的粒子很少，大多数粒子直线通过。
例13、关于衰变，下列说法中哪些是正确的？
A、衰变为要经过1次衰变和一次衰变。
B、衰变为要经过1次衰变和一次衰变。
C、衰变为要经过6次衰变和4次衰变。
D、衰变为要经过4次衰变和4次衰变。
[错解]：选A，选D
[剖析]：衰变不会引起质量数变化，只引起核电荷数变化（增加1），而衰变既会引起质量数变化（减少4），也会引起核电荷变化（减少2），所以在判定时，要先根据质量数的减少确定衰变的次数及核电荷数的减少，再根据核电荷数的变化来确定衰变的次数。
[正确解]：选B、选C。
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