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1、002222O1O 单元 近代物理初步 量子论初步 光的粒子性352011课标全国卷 O1(1)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 ，0该金属的 逸出功为 _ 若用波长 为 (E ，即辐射光子的能 n 1 n 2 1 2 1 k m量为 hh，D 正确2 1121 121E18O1 2011全国卷 已知氢原子的基态能量为 E ，激发态能量 E ，其中 n2，3，.1 n n用 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波 长为( )4hc 2hc 4hc 9hcA B C D 3E E E E1 1 1 1【解析】 CE E从第一激发态到电离状态
2、吸收的能量 E0 ，根据E h2 4c 4hch ，所以 ，因此答案为 C. E18O1 2011广东物理卷 光电效应实验中，下列表述正确的是( )A 光照时间越长光电流越大B 入射光足够强就可以有光电流C 遏止电压与入射光的频率有关D 入射光频率大于极限频率才能产生光电子18O1 2011广东物理卷 CD 【解析】 各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效应时，光电流的强度 与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光的频率增大而增大，故 CD 选项正确122011江苏物理卷 【选做题】本题包括 A 、B 、C 三小题，请选定其中两题，
3、并在 相应的答题区域内作答，若三题都做，则按 A 、B 两题评分C (选修模块 35)(12分)(1)O1 2011江苏物理卷 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑 体辐射实验规律的是( )A BC D图 11(1)O1 2011江苏物理卷 【答案】 A【解析】 随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极 大值向着波长较短的方向移动，所以 A 正确29(1)O1 2011福建卷 (1)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而 获得 1921 年的诺贝尔物理学奖某种金属逸出光电子的最大初动能 E 与入射光频率 的关km系如图 113图 11
4、3 所示，其中 为极限频率从图中可以确定的是_(填选项前的字母)0A 逸出功与 有关B E 与入射光强度成正比kmC 当 时，会逸出光电子0D 图中直线的斜率与普朗克常量有关29(1)O1 2011福建卷 D 【解析】 由爱因斯坦光电方程 E hW 和 W h(W 为k 0金属的逸出功)可得，E hh，可见图象的斜率表示普朗克常量，D 正确；只有 时k 0 0才会发生光电效应，C 错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关， A 错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B 错131131 01311310O 2 原子核【必做部分】38O2 2011山东卷 【物理
5、物理 35】(1)碘 131 核不稳定，会发生衰变，其半衰期为 8 天碘 131 核的衰变方程： I_(衰变后的元素用 X 表示)53经过_天有 75% 的碘 131 核发生了衰变【答案】 X e 1654 1【解析】 在衰变的过程中，质量数守恒，核电荷数守恒，即 I X 53 54 1e.经过 8天后，有一半发生衰变，即 50% 发生衰变，再经过 8 天，剩下一半的一半发生衰变，这时有 75% 的碘 131 核发生了衰变，所以共用时间 16 天(2)如图 122 所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为 10m 、12m ，两船 沿同一直线同一方向运动，速度分别为 2v 、v .为
6、避免两船相撞，乙船上的人将一质量为 m0 0的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度(不计水的阻 力)图 122【解析】 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为 v ，抛出货物后船的速度为 v ，甲min 1船上的人接到货物后船的速度为 v ，由动量守恒定律得212m v 11m v m v 0 1 min10m 2v m v 11m v 0 min 2为避免两船相撞，应满足vv 1 2联立式得vmin4v016O2 2011重庆卷 核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约 为 8 天，会释放 射线；铯 137 是铯 133 的同位素
7、，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射 射线下列说法正确的是( )A 碘 131 释放的 射线由氦核组成B 铯 137 衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量C 与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢D 铯 133 和铯 137 含有相同的质子数16O2 2011重庆卷 D 【解析】 射线实际是电子流，A 错误；射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的能量，B 错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘 131 的半衰期为 8 天，铯 137 半衰期为 30 年，碘 131 衰变更快，C 错误；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯 133 和铯 137
8、含有相同的质子数，D 正确15O22011浙江卷 关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A 射线是由氦原子核衰变产生B 射线是由原子核外电子电离产生C 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D 通过化学反应不能改变物质的放射性【解析】 D 射线是由氦原子核组成的，不是由氦原子核衰变产生的，A 选项错误； 射线中的电子是原子核内部一个中子转变成一个质子的同时从原子核逸出的，B 选项错误； 射线是由原子核内部受激发产生的，常伴随着 衰变和 衰变，C 选项错误；物质的放射性 反映的是物质的物理性质，与其是否参与化学反应无关，D 选项正确1O2 2011天津卷 下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A
9、 光电效应实验B 伦琴射线的发现A. 粒子散射实验B. 氢原子光谱的发现12011天津卷 C 【解析】 卢瑟福根据粒子散射实验现象提出了原子的核式结构， C 正确12O2 2011天津卷 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广 泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展(1) 当今医学影像诊断设备 PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利 用能放射正电子的同位素碳 11 作示踪原子碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击 氮 14 获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程若碳11 的半衰期 为 20 min，经 2.0 h 剩余碳 11 的质量占原来
10、的百分之几？(结果取 2 位有效数字)(2) 回旋加速器的原理如图所示，D 和 D 是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒，它们接1 2141 11 4m1 1 20m 2 2v22*在电压一定、频率为 f 的交流电源上，位于 D 圆心处的质子源 A 能不断产生质子(初速度可1以忽略，重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，D 、D 置于与盒面垂直的磁感应强度为 B1 2的匀强磁场中若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P ，求输出时质子束的等效电流 I 与 P 、B 、R 、f 的关系式(忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速)图 10(3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨
11、道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道 的半径之差r 是增大、减小还是不变？122011天津卷 【解析】 (1)核反应方程为N H C He 7 1 6 2设碳 11 原有质量为 m ，经过 t 2.0 h剩余的质量为 m ，根据半哀期定义有0 1t 120 1.6% 0(2)设质子质量为 m ，电荷量为 q，质子离开加速器时速度大小为 v，由牛顿第二定律知qvB mv2R质子运动的回旋周期为2R 2mT qB由回旋加速器工作原理可知，交流电源的频率与质子回旋频率相同，由周期 T 与频率 f 的关系得1f T设在 t时间内离开加速器的质子数为 N ，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率 1N m
12、 v2P t输出时质子束的等效电流NqI t由上述各式得PI BR f(3)方法一：设 k(kN)为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为 r 、r (rk k 1 k 1r )，r r r ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 v 、v ，D 、D 之间的电 k k k1 k k k1 1 222k222 222*kk压为 U ，由动能定理知1 12qU m v m v 2 k1 2 km v由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 r ，则k qBq B2qU (r r )2m k1 k整理得4mUr k qB （r r ）k1 k4mU因 U 、q、m 、B 均为定值，令
13、 C ，由上式得qBCr k r rk k1相邻轨道半径 r 、rk1 k2之差rk1Cr r k1 k2因为 r r ，比较r 、r k2 k k k1得r rk1 k说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r 减小方法二：设 k(kN )为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为 r 、r (rk k1 r1r )，r r r ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 v 、v ，D 、D 之间的电压 k k k1 k k k1 1 2为 U .m v由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 r ，故k qBrrk1vkvk1由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量
14、E qUk以质子在 D 盒中运动为例，第 k 次进入 D 时，被电场加速(2k1)次，速度大小为 2 2vk（2k1）2qUm同理，质子第(k1)次进入 D 时，速度大小为2k2k22 222k1k2k1k1vk1（2k1）2qUm综合上述各式得rrk1整理得2k12k1rrk12k12k1r rk1 krk122k12rr （2k1）（r rk k1）同理，对于相邻轨道半径 r 、r ，r r rk1 k2 k1 k2 k1，整理后有2rr （2k1）（r rk1 k2）由于 r r ，比较r 、r 得k2 k k k1r rk1 k说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r减
15、小，用同样的方法也可得 到质子在 D 盒中运动时具有相同的结论1122011江苏物理卷 【选做题】本题包括 A 、B 、C 三小题，请选定其中两题，并在 相应的答题区域内作答，若三题都做，则按 A 、B 两题评分C (选修模块 35)(12分)(2)O2 2011江苏物理卷 按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的 能量_(选填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为 E (E 0)，电子质量1 1为 m, 基 态 氢 原 子 中 的 电 子 吸 收 一 频 率 为 的 光 子 被 电 离 后 ， 电 子 速 度 大 小 为 _(普朗克常量为 h)(2)O2 2011江苏物理卷
16、 【答案】 越大2（hE ）1m211417 1X N14413113112741311310131 1301 1311301【解析】 电子离原子核越远，能级越大，电势能越大，原子能量也就越大；根据能量守1恒定律有 hE m v ，所以电离后电子速度大小为1 22（hE ）.m(3)O2 2011江苏物理卷 有些核反应过程是吸收能量的例如，在 X N O H 中，7 8 1核反应吸收的能量 Q (m O m H)(m m)c2.在该核反应方程中，X 表示什么粒子？X 粒子以动能 E 轰击静止的 N 核，若 E Q ，则该核反应能否发生？请简要说明理由 k 7 k(3)O2 2011江苏物理卷
17、【答案】 守恒的要求42He.不能发生，因为不能同时满足能量守恒和动量【解析】根据核反应中质量数和电荷数守恒，可求 X 粒子质量数和电荷数分别为 4 和 2，所以粒子是 He ；粒子轰击，说明粒子具有动量，由动量守恒知，反应后总动量不为零，动能 2不为零，则系统机械能不为零，若 E Q ，则反应后系统机械能应为零，所以这样的核反应k不能发生13O2 2011北京卷 表示放射性元素碘 131(53I)衰变的方程是( )A.I Sb 53 51 2He B.I Xe 53 54 1eC.I I n D. I Te H 53 53 0 53 52 113O2 2011北京卷 B 【解析】 衰变放出的为电子，只有 B 项正确O3近代物理初步综合