Question

12． （1）存在下列事實：①一對高能的γ光子相遇時可能產(chǎn)生一對正負(fù)電子；②一個孤立的γ光子不論其頻率多高都不可能產(chǎn)生一對正負(fù)電子；③一個高能的γ光子經(jīng)過重核附近時可能產(chǎn)生一對正負(fù)電子，根據(jù)上述事實，關(guān)于微觀世界中的相互作用，下列說法正確的是D
A．事實①表明，只要符合能量守恒的事件就一定能發(fā)生
B．事實②的原因是沒有滿足能量守恒定律
C．事實③中，光子的動量等于一對正負(fù)電子的總動量
D．上述事實表明，只有滿足能量守恒和動量守恒的事件才能發(fā)生
（2）${\;}_{90}^{232}$Th本身不是易裂變材料，而是一種增殖材料，它能夠吸收慢中子變成${\;}_{90}^{233}$Th，然后經(jīng)過2次β衰變轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎儾牧镶櫷�位�?{\;}_{92}^{233}$U
（3）如圖為通過某光電管的光電流與兩極間電壓的關(guān)系，當(dāng)用光子能量為4.5eV的藍(lán)光照射光電管的陰極K時，對應(yīng)圖線與橫軸的交點U₁=-2.37V（普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，電子電量e=1.6×10^-19C）（以下計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
①求陰極K發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率；
②當(dāng)用光子能量為7.0eV的紫外線持續(xù)照射光電管的陰極K時，測得飽和電流為0.32μA，求陰極K單位時間發(fā)射的光電子數(shù)．

Answer 1

分析 掌握有關(guān)原子核結(jié)構(gòu)及核反應(yīng)方程的寫法，理解光電效應(yīng)的規(guī)律和有關(guān)計算．
根據(jù)能量守恒求解極限頻率，根據(jù)電流的定義式求解發(fā)射的光電子數(shù)．

解答 解：（1）A、能量守恒定律具有方向性，故A錯誤．
B、一個孤立的γ光子不論其頻率多高都不可能產(chǎn)生一對正負(fù)電子，否則就違背了能量守恒定律，動量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，故B錯誤．
C、一個高能的γ光子經(jīng)過重核附近時可能產(chǎn)生一對正負(fù)電子，系統(tǒng)動量守恒，故C錯誤．
D、原子核發(fā)生變化時，只發(fā)射一些特定頻率的γ光子，說明原子核的能級也是不連續(xù)的，故D正確．
故選：D．
（2）由題意知應(yīng)發(fā)生β衰變，有${\;}_{90}^{232}$Th→x${\;}_{-1}^{0}$ e+${\;}_{92}^{233}$U
知，90=x（-1）+92  解得x=2，即發(fā)生2次β衰變．
（3）、①根據(jù)能量守恒定律有 E₁=eU₁+hγ  
將E₁=4.5eV=4.5×1.6×10^-19J 
代入可得γ=5.2×10¹⁴Hz
②根據(jù)I=$\frac{q}{t}$
且q=Ne，可求出N=$\frac{q}{e}$=$\frac{It}{e}$=$\frac{0.32×1{0}^{-6}}{1.6×1{0}^{-19}}$=2.0×10¹²個
故答案為：（1）D，（2）2，β，（3）①5.2×10¹⁴Hz，②2.0×10¹²個．

點評 重點是動量守恒定律以及與核反應(yīng)方程的綜合．理解光電效應(yīng)中極限頻率的意義，會應(yīng)用能量守恒定律求解頻率，此類題目計算量較大，要細(xì)心．