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1、专题限时训练 12 近代物理初步专题限时训练 12 近代物理初步 时间：45 分钟 一、单项选择题 1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( 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：A 属于衰变，B 属于裂变，C 是聚变，D 是原子核的人工转变，故选 A 项 2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
2、子流 B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 D.Bi 的半衰期是 5 天，100 克Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 2108321083 解析：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 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 C 错误；100 克Bi 经过 10 天即 2 个半衰期还剩下100 克25 克，故 D 错误 21083 1 22 3.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O射到 荧光屏上，屏上出现一个亮点P，如
3、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( D ) 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P.在小孔附 近加一张薄纸能将射线挡住，这是因为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，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的P 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 D 图正确 4K介子衰变的方程为 K0，其中 K介子和 介子带负的基元电荷，0 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， 其轨迹为圆弧AP，
4、 衰变后产生的 介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们半径Rk与R之比为 21.0介子的轨迹未画出由此可知 的动量大小与 0的动量大小之比为( C ) A11 B12 C13 D16 解析 ： 由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知Rp， .即p mv Bq p Bq pk p 2 1 pk.又由动量守恒定律pkp0p.得p0pkppk.即 . 1 2 3 2 p p0 1 3 5.如图所示，x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L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x可能是( C ) A射线和射线的混
5、合放射源 B纯射线放射源 C射线和射线的混合放射源 D纯射线放射源 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 线和射线的混合放射源 6 (2018全国卷)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 1.281019 J 已知普朗克常量为 6.631034 Js， 真空中的光速为 3.00108 ms1. 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( B ) A11014 Hz
6、 B81014 Hz C21015 Hz D81015 Hz 解析 ： 根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0hh0， 代入数据解得081014 c Hz，B 正确 二、多项选择题 7(2018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( BCD ) A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W0，该金属的截止频率为W 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 D一群处于n4 能级的氢原子向基态跃迁时，
7、最多将向外辐射六种不同频率的光 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 A 错误；金属的逸出功W0h，得：，选项 B 正确；强度一定的光照 W0 h 射某金属发生光电效应时，照射光的频率越高，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n4 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同频率的光子，选项 D 正确 2 4 8 如图为卢瑟福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( B
8、C ) A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 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 C在荧光屏上观测到极少数的粒子发生了大角度的偏转 D该实验中粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转 解析：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，A 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内，B 正确；粒子散射实验的内容是绝大多数粒子几乎不 发生偏转，少数粒子发生了较大角度的偏转，极少数粒子发生了大角度偏转(偏转角 度超过 90，有的几乎达到 180，被反弹回来)，C 正确
9、；该实验中粒子发生大角度偏 转的原因是粒子和金箔中的原子核发生了碰撞，D 错误 9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 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 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 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 解析：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，A 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
10、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，D 正确 10(2018广东梅州一模)关于天然放射现象，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 B衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 D铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过 8 次衰变和 6 次衰变 2389220682 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 界因素无关，故 A 错误；衰变的实质是原子核中
11、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、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 He 原子核，带正电，故其电离能力最强，故 C 正确；铀核(U)衰变 23892 为铅核(Pb)的过程的方程为 ：UPb8 He6e，即每次衰变放出一个粒子， 2068223892206824 201 每次衰变放出一个电子，故 D 正确 三、计算题 11(2018武汉调研)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 He 核的核反应 3 2 (1)写出质子流轰击固态的重水 D2O 的核反应方程
12、； (2)当质子具有最小动能E11.4 MeV 时，用质子流轰击固态的重水 D2O(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(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E2.(已知氘核质量等于质子质量的 2 倍) 解析：(1)核反应方程为 H D He. 1 12 13 2 (2)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mv0(mM)v 质子轰击氘核损失的动能：E1mv (mM)v2 1 2 2 0 1 2 E1mv 1 2 2 0 解得：E1E1 M Mm 同理可得，氘核轰击质子系统损失
13、的动能： E2E2 m Mm 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 E1E2 m M 1 2 联立解得：E22.8 MeV. 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 Li 核俘获一个速度为v07.7104 m/s 的中子而 6 3 发生核反应 Li n H He，若已知 He 的速度v22.0104 m/s，其方向与反应前中子 6 31 03 14 24 2 速度方向相同，求： (1) H 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； (
14、3)当粒子 He 旋转 3 圈时，粒子 H 旋转几圈 4 23 1 解析：(1)中子撞击锂核生成氚核和氦核过程中动量守恒，有m0v0m1v1m2v2 式中m0，m1，m2分别为中子、氚核、氦核的质量，v1为氚核速度， 代入数据得v11.0103 m/s，方向与v0相反(即与v2相反) (2)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 (3)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n1n2T2T123 当粒子旋转 3 圈时，氚核旋转 2 圈 答案：(1)1.0103 m/s (2)见解析图 340 (3)2