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1、专题限时训练专题限时训练 12 近代物理初步 近代物理初步 时间：时间：45 分钟分钟 一、单项选择题一、单项选择题 1贝克勒尔在贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核 的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性衰变的是 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核 的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性衰变的是( A ) A. C Ne 14 614 701 B.U nI Y2 n 235921 01395395391 0 C. H H He n 2 13 14 21 0 D. He Al P n 4 2271330151 0 解析：解析：A 属于属于 衰变，衰变，
2、B 属于裂变，属于裂变，C 是聚变，是聚变，D 是原子核的人 工转变，故选 是原子核的人 工转变，故选 A 项项 2下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( B ) A 射线是高速运动的电子流射线是高速运动的电子流 B氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D.Bi 的半衰期是的半衰期是 5 天，天，100 克克Bi 经过经过 10 天后还剩下天后还剩下 50 克克 2108321083 解析：解析： 射线是
3、光子流，故射线是光子流，故 A 错误；氢原子辐射光子后，由高能 级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故 错误；氢原子辐射光子后，由高能 级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故 B 正确；太 阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故 正确；太 阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故 C 错误 ；错误 ； 100 克克 21083 Bi 经过经过 10 天即天即 2 个半衰期还剩下个半衰期还剩下100 克克25 克，故克，故 D 错误错误 1 22 3.将能够释放出将能够释放出 、 射线的放射性物质放在铅盒底部，放射 线穿过窄孔 射线的放射性物质放在铅盒底部，放射 线
4、穿过窄孔 O 射到荧光屏上，屏上出现一个亮点射到荧光屏上，屏上出现一个亮点 P，如图所示如 果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔 ，如图所示如 果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔 O 附近放一张薄纸， 则图中四个示意图正确的是 附近放一张薄纸， 则图中四个示意图正确的是( D ) 解析：解析：、 射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一 个亮点 射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一 个亮点 P.在小孔附近加一张薄纸能将在小孔附近加一张薄纸能将 射线挡住，这是因为射线挡住，这是因为 射线 的穿透能力很弱 射线 的穿透能力很弱 射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场 和磁
5、场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的 射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场 和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的 P 点而点而 射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场 或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知 射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场 或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知 D 图正确图正确 4K 介子衰变的方程为 介子衰变的方程为 K 0，其中，其中 K 介子和 介子和 介子 带负的基元电荷， 介子 带负的基元电荷，0介子不带电如图所示，一个介子不带电如图所示，一个 K 介子沿垂直于 磁场的方向射入匀强磁场中，
6、 其轨迹为圆弧 介子沿垂直于 磁场的方向射入匀强磁场中， 其轨迹为圆弧 AP， 衰变后产生的， 衰变后产生的 介 子的轨迹为圆弧 介 子的轨迹为圆弧 PB，两轨迹在，两轨迹在 P 点相切，它们半径点相切，它们半径 Rk 与 与 R 之比 为 之比 为 21.0介子的轨迹未画出 由此可知介子的轨迹未画出 由此可知 的动量大小与 的动量大小与 0的动量大 小之比为 的动量大 小之比为( C ) A11 B12 C13 D16 解析：解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知 Rmv Bq p， .即即 p pk .又由动量守恒定律 又由动量守恒定律
7、pk p0p . 得 得 p Bq pk p 2 1 1 2 p0pk p pk .即 即 . 3 2 p p0 1 3 5.如图所示，如图所示，x 为未知的放射源，为未知的放射源，L 为薄铝片，若在放射源和计 数器之间加上 为薄铝片，若在放射源和计 数器之间加上 L 后，计数器的计数率大幅度减小，在后，计数器的计数率大幅度减小，在 L 和计数器之 间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则 和计数器之 间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则 x 可能是可能是( C ) A 射线和射线和 射线的混合放射源射线的混合放射源 B纯纯 射线放射源射线放射源 C 射线和射线和 射线的混
8、合放射源射线的混合放射源 D纯纯 射线放射源射线放射源 解析 ：解析 ： 在放射源和计数器之间加上铝片后，计算器的计数率大幅 度减小，说明射线中有穿透力很弱的射线，即 在放射源和计数器之间加上铝片后，计算器的计数率大幅 度减小，说明射线中有穿透力很弱的射线，即 射线，在铝片和计 数器之间再加竖直向下的匀强磁场， 计数器的计数率不变， 说明穿过 铝片的粒子中无带电粒子， 故只有 射线，在铝片和计 数器之间再加竖直向下的匀强磁场， 计数器的计数率不变， 说明穿过 铝片的粒子中无带电粒子， 故只有 射线， 因此放射源可能是射线， 因此放射源可能是 射线 和 射线 和 射线的混合放射源射线的混合放射源
9、 6(2018全国卷全国卷)用波长为用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出 锌板表面的最大初动能为 的光照射锌板，电子逸出 锌板表面的最大初动能为 1.2810 19 J 已知普朗克常量为 已知普朗克常量为 6.6310 34 Js，真空中的光速为 ，真空中的光速为 3.00108 ms 1.能使锌产生光电效应的单 色光的最低频率约为 能使锌产生光电效应的单 色光的最低频率约为( B ) A11014 Hz B81014 Hz C21015 Hz D81015 Hz 解析：解析：根据爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW0h h0，代入，代入 c 数据解得数据解得 08
10、1014 Hz，B 正确正确 二、多项选择题二、多项选择题 7(2018河北唐山二模河北唐山二模)19 世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使 得光电效应现象得以完美解释， 玻尔的氢原子模型也是在光子概念的 启发下提出的关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是 世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使 得光电效应现象得以完美解释， 玻尔的氢原子模型也是在光子概念的 启发下提出的关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是( BCD ) A光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流 B若某金属的逸出功为若某金属的逸出功为 W0，该金属的截止频率为，该金属的截止频率为W
11、 0 h C保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内 逸出的光电子数将减少 保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内 逸出的光电子数将减少 D一群处于一群处于 n4 能级的氢原子向基态跃迁时，最多将向外辐 射六种不同频率的光 能级的氢原子向基态跃迁时，最多将向外辐 射六种不同频率的光 解析 ：解析 ： 发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率，并不是 光足够强， 就能发生光电效应， 选项 发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率，并不是 光足够强， 就能发生光电效应， 选项 A 错误 ； 金属的逸出功错误 ； 金属的逸出功 W0h，得 ：，得 ： ，选项，选项 B
12、正确；强度一定的光照射某金属发生光电效应时， 照射正确；强度一定的光照射某金属发生光电效应时， 照射 W0 h 光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间 内逸出的光电子数就越少，选项 光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间 内逸出的光电子数就越少，选项 C 正确；一群处于正确；一群处于 n4 能级的氢原 子向基态跃迁的过程中，根据 能级的氢原 子向基态跃迁的过程中，根据 NC 6 知，最多将向外辐射六种不知，最多将向外辐射六种不 2 4 同频率的光子，选项同频率的光子，选项 D 正确正确 8如图为卢瑟福的如图为卢瑟福的 粒子散射实验的经典再现，用放射性
13、元素 发出的 粒子散射实验的经典再现，用放射性元素 发出的 粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮 点，根据实验现象分析 粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮 点，根据实验现象分析( BC ) A 在荧光屏上形成的亮点是由 在荧光屏上形成的亮点是由 粒子在金箔上打出的电子产生 的 粒子在金箔上打出的电子产生 的 B该实验证明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很 小的体积内 该实验证明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很 小的体积内 C在荧光屏上观测到极少数的在荧光屏上观测到极少数的 粒子发生了大角度的偏转粒子发生了大角度的偏转 D 该实验中 该实验中 粒子
14、由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转 解析 ：解析 ： 在荧光屏上形成的亮点是由在荧光屏上形成的亮点是由 粒子穿过金箔后打在荧光屏 上产生的， 粒子穿过金箔后打在荧光屏 上产生的，A 错误 ； 根据实验现象，绝大多数错误 ； 根据实验现象，绝大多数 粒子仍沿原来的直线 运动， 说明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很小的体积 粒子仍沿原来的直线 运动， 说明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很小的体积 内，内，B 正确；正确； 粒子散射实验的内容是绝大多数粒子散射实验的内容是绝大多数 粒子几乎不发生偏 转，少数 粒子几乎不发生偏 转，少数
15、 粒子发生了较大角度的偏转，极少数粒子发生了较大角度的偏转，极少数 粒子发生了大角 度偏转 粒子发生了大角 度偏转(偏转角度超过偏转角度超过 90， 有的几乎达到， 有的几乎达到 180， 被反弹回来， 被反弹回来)， C 正确 ； 该实验中 正确 ； 该实验中 粒子发生大角度偏转的原因是粒子发生大角度偏转的原因是 粒子和金箔中的原子核 发生了碰撞， 粒子和金箔中的原子核 发生了碰撞，D 错误错误 9关于光电效应的产生以及现象，下列描述正确的是关于光电效应的产生以及现象，下列描述正确的是( AD ) A逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而
16、增大 B对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光 电效应 对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光 电效应 C产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同 D一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，一定是入射光 的光子能量太小 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，一定是入射光 的光子能量太小 解析：解析：根据爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦光电效应方程 EkmhW0可知，逸出的 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大， 可知，逸出的 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，A 正确 ； 由光电效 应
17、方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应， 正确 ； 由光电效 应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，B 错 误；光电子的动能与入射光的频率和金属的种类以及逸出的方式有 关，因此光电子的动能不一定都相同， 错 误；光电子的动能与入射光的频率和金属的种类以及逸出的方式有 关，因此光电子的动能不一定都相同，C 错误 ； 能否发生光电效应与 入射光的强度无关，与入射光的光子频率、光子能量有关， 错误 ； 能否发生光电效应与 入射光的强度无关，与入射光的光子频率、光子能量有关，D 正确正确 10 (2018广东梅州一模广东梅州一模)关于天然放射现象， 以下叙述正确的是关于
18、天然放射现象， 以下叙述正确的是( CD ) A若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短 B 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C在在 、 这三种射线中，这三种射线中， 射线的穿透能力最强，射线的穿透能力最强， 射线 的电离能力最强 射线 的电离能力最强 D 铀核 铀核(U)衰变为铅核衰变为铅核(Pb)的过程中， 要经过的过程中， 要经过 8 次次 衰变和衰变和 6 2389220682 次次 衰变衰变 解析 ：解析 ： 半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的 种类决定，与温度等外界因素
19、无关，故 半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的 种类决定，与温度等外界因素无关，故 A 错误 ；错误 ； 衰变的实质是原子 核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故 衰变的实质是原子 核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故 B 错误； 在 错误； 在 、 这三种射线中，这三种射线中， 射线是波长很短的电磁波，其穿透能力 最强， 射线是波长很短的电磁波，其穿透能力 最强， 射线是射线是 He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故原子核，带正电，故其电离能力最强，故 C 正确 ； 铀核 正确 ； 铀核(U)衰变为铅核衰变为铅核(Pb)的过程的方程为：的过程的方程
20、为：UPb8 He6 238922068223892206824 2 e， 即每次， 即每次 衰变放出一个衰变放出一个 粒子， 每次粒子， 每次 衰变放出一个电子， 故衰变放出一个电子， 故 D 01 正确正确 三、计算题三、计算题 11 (2018武汉调研武汉调研)用质子流轰击固态的重水用质子流轰击固态的重水 D2O， 当质子和重 水中的氘核发生碰撞时， 系统损失的动能如果达到核反应所需要的能 量，将发生生成 ， 当质子和重 水中的氘核发生碰撞时， 系统损失的动能如果达到核反应所需要的能 量，将发生生成 He 核的核反应核的核反应 3 2 (1)写出质子流轰击固态的重水写出质子流轰击固态的重
21、水 D2O 的核反应方程；的核反应方程； (2)当质子具有最小动能当质子具有最小动能 E11.4 MeV 时，用质子流轰击固态的 重水 时，用质子流轰击固态的 重水 D2O(认为氘核是静止的认为氘核是静止的)刚好可发生核反应；若用氘核轰击普通 水的固态冰 刚好可发生核反应；若用氘核轰击普通 水的固态冰(认为质子是静止的认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核 的最小动能 时，也能发生同样的核反应，求氘核 的最小动能 E2.(已知氘核质量等于质子质量的已知氘核质量等于质子质量的 2 倍倍) 解析：解析：(1)核反应方程为核反应方程为 H D He. 1 12 13 2 (2)设质子、氘
22、核的质量分别为设质子、氘核的质量分别为 m、M，当质子和氘核发生完全 非弹性碰撞时， 系统损失的动能最大 由动量守恒定律得 ，当质子和氘核发生完全 非弹性碰撞时， 系统损失的动能最大 由动量守恒定律得 mv0(m M)v 质子轰击氘核损失的动能：质子轰击氘核损失的动能：E1 mv (mM)v2 1 2 2 0 1 2 E1 mv 1 2 2 0 解得：解得：E1E1 M M m 同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能： E2E2 m M m 由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应方程相同， 故发生 核反应所需的最小能量相同，由题意有 由于用质子轰击氘核和用
23、氘核轰击质子核反应方程相同， 故发生 核反应所需的最小能量相同，由题意有 E1E2 m M 1 2 联立解得：联立解得：E22.8 MeV. 答案：答案：(1) H D He (2)2.8 MeV 1 12 13 2 12如图所示，静止在匀强磁场中的如图所示，静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个速度为核俘获一个速度为 v0 6 3 7.7104 m/s 的中子而发生核反应的中子而发生核反应 Li n H He，若已知，若已知 He 的的 6 31 03 14 24 2 速度速度 v22.0104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，求：，其方向与反应前中子速度方向相同，求： (1) H 的
24、速度是多大；的速度是多大； 3 1 (2)在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比； (3)当粒子当粒子 He 旋转旋转 3 圈时，粒子圈时，粒子 H 旋转几圈旋转几圈 4 23 1 解析 ：解析 ： (1)中子撞击锂核生成氚核和氦核过程中动量守恒， 有中子撞击锂核生成氚核和氦核过程中动量守恒， 有 m0v0 m1v1m2v2 式中式中 m0，m1，m2分别为中子、氚核、氦核的质量，分别为中子、氚核、氦核的质量，v1为氚核速 度， 为氚核速 度， 代入数据得代入数据得 v11.0103 m/s，方向与，方向与 v0相反相反(即与即与 v2相反相
25、反) (2)氚核、氦核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为氚核、氦核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 r1r2 m1v1 Bq1 m2v2 Bq2 3 0.1 104 B 1 4 2 104 B 2 340 运动轨迹如图所示运动轨迹如图所示 (3)氚核、氦核做圆周运动的周期之比为氚核、氦核做圆周运动的周期之比为 T1T232 2m1 Bq1 2m2 Bq2 2 3 B 1 2 4 B 2 所以它们旋转周数之比为所以它们旋转周数之比为 n1n2T2T123 当当 粒子旋转粒子旋转 3 圈时，氚核旋转圈时，氚核旋转 2 圈圈 答案：答案：(1)1.0103 m/s (2)见解析图 见解析图 340 (3)2