1、1专题跟踪训练(十三) 近代物理初步一、选择题1在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如右图所示则可判断出( )A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析 由于是同一光电管，因而不论对哪种光，极限频率和金属的逸出功相同，对于甲、乙两种光，反向截止电压相同，因而频率相同，A 错误；丙光对应的反向截止电压较大，因而丙光的频率较高，波长较短，对应的光电子的最大初动能较大，故 C、D 均错，B 正确答案 B2(2018郑州质
2、量预测)关于近代物理学，下列说法正确的是( )A光电效应现象揭示了光具有波动性B一群氢原子从 n4 的激发态跃迁时，最多能辐射出 6 种不同频率的光子C卢瑟福通过 粒子散射实验证实了原子核由质子和中子组成D氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经过 7.6 天后一定剩下 1 个氡原子核解析 光电效应现象揭示了光具有粒子性，选项 A 错误；根据玻尔理论，一群氢原子从 n4 的激发态向低能级跃迁时，最多能够辐射 6 种不同频率的光子，选项 B 正确；卢瑟福通过 粒子散射实验说明原子具有核式结构，没有证实原子核由质子和中子组成，选项 C 错误；半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对少量原子
3、核不适用，选项 D 错误答案 B3(2018广州普通高中测试)已知普朗克常量 h6.6310 34 Js,1 eV1.610 19 J在光电效应实验中，金属钯的逸出功为 1.9 eV，要使钯表面发出的光电子的最大初动能为 1.0 eV，入射光的频率约为( )A2.210 14 Hz B4.610 14 Hz2C4.610 15 Hz D7.010 14 Hz解析 根据爱因斯坦光电效应方程， Ek h W，解得入射光的频率约为 7.010 14 Hz，选项 D 正确答案 D4. (多选)右图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的B一群氢原子从
4、 n5 能级向低能级跃迁时最多能发出 10 种频率的光C从 n4 能级跃迁到 n3 能级比从 n3 能级跃迁到 n2 能级辐射出电磁波的波长长D处于基态的氢原子和具有 13.6 eV 能量的电子发生碰撞时恰好电离解析 处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故 A 项错误；从n5 能级向低能级跃迁时，最多能发出 10 种频率的光子，故 B 正确；光子能量 E h ，由能级示意图知 E43 32 ，故 C 项正确；处于基态的氢原子若恰hc好电离需要吸收 13.6 eV 能量，因电子与氢原子碰撞时一般氢原子不会吸收电子的全部能量，故 D 项错误答案 BC5(2018太原一模)(多选)下
5、列说法正确的是( )A铀 238 发生 衰变生成钍 234， 粒子与钍 234 的质量之和等于铀 238 的质量B铀 238 发生 衰变生成钍 234， 粒子与钍 234 的结合能之和一定大于铀 238 的结合能C 衰变中释放的 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流D核反应方程 N He OX 中，X 是质子且反应过程中系统动量守恒147 42 178解析 铀 238 发生 衰变成钍 234 时有质量亏损，所以 粒子与钍 234 的质量之和小于铀 238 的质量，A 错误一重原子核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B 正确 衰变的实质是原子核内的一个中
6、子转变为质子，同时释放一个电子，C 错误由质量数守恒及电荷数守恒可以判断 X 是质子，且在微观领域，动量守恒定律依然适用，D 正确3答案 BD6(2018兰州高三诊断)下列核反应方程中，属于原子核的人工转变的是( )A C N e146 147 0 1B U n I Y2 n23592 10 1395 9539 10C H H He n21 31 42 10D He Al P n42 2713 3015 10解析 A 项属于 衰变，A 错误；B 项属于重核的裂变，B 错误；C 项属于轻核的聚变，C 错误；D 项属于人工转变，D 正确答案 D7(2017全国卷)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍
7、核，衰变方程为 U23892Th He.下列说法正确的是( )23490 42A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析 本题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒静止的原子核在衰变前后动量守恒，由动量守恒定律得 0 m1v1 m2v2，可知 m1v1 m2v2，故衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小，选项 B 正确；而动能 Ek ，由于钍核的质量( m1)大于 粒子的p22m质量( m2)，故其动能不等，选项 A 错误；铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用
8、的时间，而不是放出一个 粒子所经历的时间，选项 C 错误；原子核衰变前后质量数守恒，衰变时放出核能，质量亏损，选项 D 错误答案 B8. (2018天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是( )A N 俘获一个 粒子，产生 O 并放出一个粒子147 178B Al 俘获一个 粒子，产生 P 并放出一个粒子2713 30154C B 俘获一个质子，产生 Be 并放出一个粒子115 84D Li 俘获一个质子，产生 He 并放出一个粒子63 32解析
9、 根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知， N He O H，A 项147 42 178 1错误； Al He P n，B 项正确； B H Be He，C 项错误；2713 42 3015 10 115 1 84 42Li H He He，D 项错误63 1 32 42答案 B9(多选)如图所示是玻尔模型的氢原子能级图，现有一群处于能级 n4 上的氢原子，则( )A氢原子由 n4 跃迁到 n1 的过程中，可以辐射出 6 种不同频率的光子B氢原子由 n4 跃迁至 n1 时，辐射出的光子波长最大C氢原子在 n4 时的动能大于氢原子在 n1 时的动能D氢原子跃迁时辐射出的光子最大能量为 12.
10、75 eV解析 从 n4 跃迁到 n1 时，可辐射出的不同频率的光子数 C 6 种，A 正24确从 n4 跃迁到 n1 能级辐射的光子频率最大，波长最小，B 错误原子的能量En Ekn Epn，轨道越低，原子能量越小，原子势能也小，但电子的动能越大，C 错误从n4 跃迁到 n1 能级的能级差最大，辐射的光子能量最大，为 12.75 eV，D 正确答案 AD10一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次 衰变后变为钍核， 粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动某同学作出如图所示运动径迹示意图，以下判断正确的是( )5A1 是 粒子的径迹，2 是钍核的径迹B1 是钍核的径迹，2 是 粒子的径迹C3
11、 是 粒子的径迹，4 是钍核的径迹D3 是钍核的径迹，4 是 粒子的径迹解析 由动量守恒可知，静止的铀核发生 衰变后，生成的均带正电的 粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆，又R ，在 p 和 B 相等的情况下， R ，因 q 钍 q ，则 R 钍 R ，故 B 正确mvBq pBq 1q答案 B二、非选择题11卢瑟福用 粒子轰击氮核时发现质子发现质子的核反应方程为N He O H.已知氮核质量 mN14.00753 u，氧核质量 mO17.00454 u，氦核质量147 42 178 1mHe4.00387 u，质子(氢核 )质量 mp1.0081
12、5 u(已知 1 uc2931 MeV，结果保留 2 位有效数字)求：(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？(2)若入射氮核以 v0310 7 m/s 的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为 150.求氧核的速度大小解析 (1)由 m mN mHe mO mp得m 0.00129 u所以这一核反应是吸收能量的反应吸收能量 E | m |c20.00129 u c21.2 MeV(2)由动量守恒定律可得 mHev0 mOvO mpvp又 vO vp150解得 vO1.810 6 m/s答案 (1)吸收能量 1.2 MeV
13、 (2)1.810 6 m/s12处于静止状态的 X 原子核，经历一次 衰变后变成质量为 M 的 Y 原子核放出的 粒子垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场，测得其做圆周运动的半径为 r.已知 粒子的质量为 m，电荷量为 q，不计衰变过程放出光子的能量，求此衰变过程亏损的质量6解析 设 粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为 v，其向心力由洛伦兹力提供，则 qvB m ， v ，v2r qBrm所以， 粒子的动能E mv2 m 2 .12 12(qBrm) q2B2r22m设 粒子衰变时速度方向为正方向，X 核衰变后生成的新核 Y 的速度大小为 u，则依据衰变过程动量守恒得mv Mu0， u .mvM qBrM所以 Y 核的动能EY Mu2 M .12 12 q2B2r2M2 q2B2r22M衰变过程释放的总能量 E E EY这些能量是由衰变过程中释放的核能转化而来，根据爱因斯坦的质能方程E mc 2，得亏损的质量m Ec2 q2B2r22c2 (1m 1M)答案 q2B2r22c2 (1m 1M)
