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1、近代物理近代物理 一选择题一选择题 1. （2019 南昌模拟） 在粒子散射实验中， 粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的， 其中有极少数粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回。假定一个速度为 v 的高速粒子( 4 2He)与金原子 核(197 79Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的)，则 A.粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B.粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 C.粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部 D.当它们的距离最小时，粒子与金原子核的动量大小之比为 4197 【参考答案】D 【命题意图】本题以粒子散射实验切入，考查粒子散射实验
2、、动量守恒定律及其相关知识点。 2.（2019 甘肃兰州一模）关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是 A.爱因斯坦提出了光的电磁说 B.麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 C.玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D.卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 【参考答案】D 【名师解析】爱因斯坦提出了光的光子说，麦克斯韦提出了光的电磁说，预言了电磁波的存在，赫兹用实 验证实了电磁波的存在，选项 AB 错误；普朗克建立了量子理论，玻尔用量子理论成功解释了各种原子的发 光原理，选项 C 错误；.卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，选项 D 正确
3、。 3.（2019 福建厦门一模）钴-60 放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、 刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴-60 原 子核(60Co)放出一个 粒子后衰变成一个镍核(60Ni)， 并伴随产生了 射线。 已知钴-60 的半衰期为 5.27 年， 该反应中钴核、 粒子、镍核的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是 A核反应中释放的能量为（m1+m2-m3）c2 B核反应中释放出的 射线的穿透本领比 粒子强 C若有 16 个钴-60 原子核，经过 5.27 年后只剩下 8 个钴-60 原子核 D粒子是
4、钴原子核外的电子电离形成的 【参考答案】B 4 4.（2019 浙江综合测试）下列说法正确的是( ) A.卢瑟福在对 粒子散射实验进行分析的基础上提出了原子的核式结构模型 B.在 HeO+X 核反应中,X 是质子,该反应过程是衰变 C.一群处于基态的氢原子吸收光子跃迁到 n=3 激发态后,可能发射 3 种频率的光子 D.若放射性物质所处环境的温度升高,其半衰期将变小 【参考答案】AC 【名师解析】卢瑟福在对 粒子散射实验进行分析的基础上提出了原子的核式结构模型,选项 A 正确;B 选 项中 X 是质子,但不是 衰变,选项 B 错误;当一群氢原子处于 n=3 激发态后,能够辐射 n=3 到 n=
5、2,或者 n=3 到 n=1,或者 n=2 到 n=1,三种不同频率的光子,选项 C 正确;放射性物质的半衰期是由原子核决定,不受外界 环境因素影响,所以选项 D 错误。 5（2019 湖南长沙一模）人类对光的本性以及原子内部结构的进一步认识，促进了科技极大的进步，并大 量应用于医疗、通讯等领域下列说法中正确的是 A氢原子吸收光子后，从低能级向高能级跃迁，原子能量增加 B相同频率的光照射不同金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，说明这种金属的逸出功越大 C 239 94 Pu的半衰期约为 4 天，1g 239 94 Pu经 8 天全部发生了衰变 D铀核( 238 92 U)衰变为铅核(
6、 206 82 Pb)的过程中，中子数减少了 32 个 【参考答案】：A。 【名师解析】氢原子吸收光子后，从低能级向高能级跃迁，原子能量增加，选项 A 正确；由爱因斯坦光电 效应方程h=EKm+W可知，光电子最大初动能越大的金属的逸出功越小，选项 B 错误；经过两个半衰期，剩 下 239 94 Pu的质量应变为原来的四分之一，选项 C错误；铀核的中子数为 146 个，铅核的中子数为 124 个，两 者相比较，中子数减少了 22 个，选项 D 错误。 6 6. （2019 浙江综合测试） 用同一光电管研究 a、 b 两种单色光产生的光电效应,得到光电流 I 与光电管两极 间所加电压 U 的关系如
7、图。则这两种光( ) A.照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉,a 光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时,a 光的偏折程度大 【参考答案】BC 7. 目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。如有些 含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出、 射线。已知氡的半衰 期为 3.8 天，则下列说法正确的是 （ ） A. 发生衰变时，生成的核与原来的核相比，中子数少 2 B. 发生 衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在 C.
8、射线一般伴随着 或 射线产生，其中 射线穿透能力最强，电离能力也最强 D. 若只有 4 个氡核，经 7. 6 天一定只剩下 1 个氡核 【思路点拨】根据质量数和电荷数守恒判断产生 衰变和 衰变次数；明确 衰变的实质；半衰期的物 理意义；、 三种射线的特点以及应用。 【参考答案】A 【名师解析】A、根据质量数和电荷数守恒可知：发生 衰变放出 4 2He，导致质子数减小 2 个，质量数减 小 4，则中子数减小 2，故 A 正确；B、发生 衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，并非 原子核内有电子存在，B 错误；C、根据 、 三种射线特点可知， 射线穿透能力最强，电离能力 最弱， 射线电离
9、能量最强，穿透能力最弱，故 C 错误； D、半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，D 错误。故选 A。 【总结升华】正确理解 、 衰变特点，根据质量数和电荷数守恒书写衰变方程是该部分的重点，要 加强重点知识的理解和应用。 8. 14C发生放射性衰变为 14N ，半衰期约为 5700 年。已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变； 生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样 品的二分之一。下列说法正确的是_。（双选，填正确答案标号） A.该古木的年代距今约为 5700 年 B. 12C、13C、14C具有相同的中
10、子数 C. 14C衰变为14N的过程中放出射线 B. 增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变 【参考答案】AC 9. 如图甲所示，国际原子能机构 2007 年 2 月 15 日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有 一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外辐射三种射线； 射线带正电， 射 线带负电，射线不带电。现有甲、乙两个原子核都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个 粒子， 另一个核放出一个 粒子，得到如图乙所示的四条径迹，则（ ） A. 磁场的方向一定垂直纸面向里 B. 甲核放出的是 粒子，乙核放出的是 粒子 C. a为 粒子的径迹，d 为 粒子的径迹
11、D. b 为 粒子的径迹，c 为 粒子的径迹 【参考答案】BD 10.10. 2017 年 8 月 28 日，位于东莞市大朗镇的中国散裂中子源（CSNO)首次打靶成功，获得中子束流，标志 着三裂中子源主体工程完工， 并投入试运行。 散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具， 如一台 “超 级显微镜”，可以研究 DNA、结品材料、聚合物等物质的微观结构。下列关于中子的说法正确的是( ) A卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子 B散裂中子源中产生的强中子束流可以利用电场使之慢化 C若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度相同，电子显微镜中的电子流速度相同，此时电子的物质波 波长比中
12、子的物质波波长短 D原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，存助于维系原子核的稳定 【参考答案】AD 【名师解析】卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子，故 A 正确；中子不带电，则散裂 中子源中产生的强中子束流不可以利用电场使之慢化，故 B 错误 ； 根据德波罗意波波长表达式，若散 裂中子源中的中子束流经慢化后的速度与电子显微镜中的电子流速度相同， 因中子的质量大于电子的质量， 则中子的动量大于电子的动量，则此时电子的物质波波长比中子的物质波波长长，故 C 错误；中子不带电， 则原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故 D 正确。 二计算题二
13、计算题 1.约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 30 15P衰变 成 30 14Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_ P 32 15 是P 30 15 的同位素，被广泛应用于生物示踪技 术1mg P 32 15 随时间衰变的关系如图所示，请估算 4 mg 的P 32 15 经多少天的衰变后还剩 0.25 mg ? 【思路点拨】第一个空：根据质量数守恒和电荷数守恒写出另一种粒子；第二个空：根据半衰期公式 求解。 【参考答案】正电子；t=56 天（5458 天都算对） 【总结升华】理解半衰期的意义， 0 1 2n mm， 0 m是总质量，m是
14、经过衰变以后剩下的质量（没有发生衰 变的质量）。经过一个半衰期，没有衰变的只剩二分之一，经过两个半衰期，没有衰变的只剩四分之一， 经过三个半衰期，没有衰变的只剩八分之一，依次类推。 2. 静止在磁场中的某种放射性原子核放出一个 粒子， 粒子的运动方向与磁场垂直。 粒子和反冲核 的轨道半径之比是 301，求反冲核的原子序数。 【思路点拨】放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与电量成反比。 【参考答案】60 【名师解析】放射性元素的原子核，放出 粒子的过程动量守恒，由于初始动量为零，所以末态动量也为 零，即 粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，即p1=p2=p.因为
15、它们在磁场中均做匀速圆周运动，故 ： 2 v qvBm R ， mv R qB ，可知轨道半径之比与电量成反比。 所以 粒子的半径： 1 2 P R eB 设反冲核的电荷量为Q，则反冲核的半径： 2 P R QB 所以： 60Qe 【总结升华】首先要抓住放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，再根据带电粒子在磁场中做匀 速圆周运动分析轨道半径与所求物理量的关系。 3.原来静止的铀 238 和钍 234 同时在同一匀强磁场中， 由于衰变开始做匀速圆周运动。 铀 238 发生了一次 衰变，钍 234 发生了一次 衰变。 （1）试画出铀 238 发生了一次 衰变时所产生的新核及 粒子在磁场中的运动轨迹示意图。 （2）试画出钍 234 发生了一次 衰变时所产生的新核及 粒子在磁场中的运动轨迹示意图。 【参考答案】（1）如图 1；（2）如图 2。 又因为 1 122 mvm v，所以 12 21 Rq Rq ， 由于 1 2q ，因而 1 2 45 1 R R ， 如图 1 所示，a为 粒子的径迹，轨道半径为 1 R，轨道 b 为新核的径迹，其轨道半径为 2 R。（ 12 RR） （2）同理， 粒子带负电，新核带正电，它们的两个轨迹圆是内切的， 粒子的轨道半径大于新核的，c 为 粒子的径迹，d 为新核的径迹，如图 2 所示。