2018年高考物理二轮复习专题10近代物理初步教学案.doc

1 专题 10 近代物理初步 本专题的内容主要是动量及其守恒定律和原子物理学部分．高考对本部分内容的唯一Ⅱ 级要求是动量守恒定律．用动量守恒定律解决碰撞或原子核衰变类问题是近几年新课标地区 的命题热点． 高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方向：①动量守恒定律及其应用；②原 子的能级跃迁；③原子核的衰变规律；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥ 原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等． 选修命题会涉及有关原子、原子核或量子理论、动量问题，且动量问题一般以计算题的 形式，其它问题则以填空或选择性填空形式出现． 一、原子结构模型 项目 内容 汤姆生模型 实验基础,电子的发现 内容:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内,电子像枣糕里的 枣子样镶嵌在原子里面 核式结构 实验基础：α粒子散射实验 内容:(1)原子的中心有一个很小的核,它集中了全部正电荷和几乎所有质量; (2)电子绕核运动 玻尔模型 轨道量子化:核外电子只能在一些分立的轨道上运动,rn＝n2r1(n＝1、2、 3…) 能量量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,En＝ 1n2 E1(n ＝1、2、3…)2 跃迁:原子从一个定态跃迁至另一个定态时辐射或吸收能量,hν＝Em－ En 特别提醒:(1)原子的跃过条件:hν＝E 初－E 终只适用于光子和原子作用而使原子在各定 态之间跃迁的情况． (2)至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所 以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能 级跃迁. 二、原子核的变化 1．几种变化方式的比较 项目 内容 衰变 α衰变:放出α粒子,是速度约为 0.1c 的氦核,贯穿本领最弱,电离作用最 强 β衰变:放出β粒子,是速度约为 0.99c 的电子,贯穿本领较强,电离作用较 弱 衰变 γ衰变：放出γ光子，贯穿本领最强，电离作用最弱 规律：经一个半衰期质量减半，m＝m0(12)t/τ 重核 裂变 原料:铀 23592U,用慢中子打击时发生链式反应 反应条件:(1)铀浓度足够大； (2)体积大于临界体积 轻核 聚变 反应方程:21H＋31H→42He＋10n 反应条件:温度达到几百万度 2.各种放射线性质的比较3 3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较 图 13－1 如图 13－1 所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是： 在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．如图 13－1 丙图中γ肯定打在 O 点；如果α也打在 O 点，则β必打在 O 点下方；如果β也打在 O 点，则α必打在 O 点下方． 三、核力与质能方程的理解 1．核力的特点 (1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力远大于库仑力． (2)核力是短程力,作用范围在 1.5×10－15 m 之内. (3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性. 2．质能方程 E＝mc2 的理解 (1)质量数与质量是两个不同的概念.核反应中质量数、电荷数都守恒,但核反应中依然 有质量亏损. (2)核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转化为能量,质量亏损也不是核 子个数的减少,核反应中核子的个数是不变的. (3)质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的γ射线虽然静质量为零，但动质量不为 零，且亏损的质量以能量的形式辐射出去． 特别提醒：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，质量不守恒，核反应中核能的大小4 取决于质量亏损的多少，即ΔE＝Δmc2. 考点一 原子结构 氢原子光谱 例 1．下列有关原子结构和原子核的认识， 其中正确的是( ) A．γ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 C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D.21083 Bi 的半衰期是 5 天，100 克 21083Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 解析 γ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 21083Bi 经过 10 天即 2 个半衰期 还剩下 122×100 克＝25 克，故 D 错误． 答案 B 【变式探究】 (多选)下列说法正确的是( ) A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 解析 玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项 A 错误；紫外线 有荧光 效应，故 B 选项正确；天然放射现象中的γ射线不带电，在电场或磁 场中不发生偏转， 选项 C 错误；观察者与波源互相远离，由多普勒效应可知 接收到的频率变小，故选项 D 正确． 答案 BD 考点二 天然放射现象 核反应 核能 例 2．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威 机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是5 A． B． C． D． 【答案】A 是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷（磷 30），属于 人工核反应，故 C 错误； 是一种典型的铀核裂变，属于 裂变反应，故 D 错误。 【变式探究】下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) A.147N＋42He→178O＋11H B.23892U→23490Th＋42He C.21H＋31H→42He＋10n D.23490Th→23491Pa＋ 0 －1e 解析 α衰变是重核自发的发出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是 42He， 所以 B 正确；A 为人工转变,C 为轻核的聚变，D 是β衰变，故 A、C、D 皆 错误． 答案 B 【变式探究】 (多选)关于天然放射性，下列说 法正确的是________． A．所有元素都可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 解析 原子序数大于或等于 83 的元素，都能发生衰变，而原子序数小于 83 的部分6 元素能发生衰变，故 A 错；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变 化，与核外电子的 得失及环境温度无关，故 B、C 项正确；在α、β、γ三种 射线中，α、β为带电粒子，穿 透本领较弱，γ射线不带电，具有较强的穿 透本领，故 D 项正确；一个原子核不能同时发 生α和β衰变，故 E 项错误． 答案 BCD 1．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机 构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 A． B． C． D． 【答案】A 2．【2017·新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来 发电。氘核聚变反应方程是 。已知 的质量为 2.013 6 u， 的质 量为 3.015 0 u， 的质量为 1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约 为 A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 【答案】B7 【解析】根据质能方程，释放的核能 ， ，则 ，故 B 正确，ACD 错误。 3．【2017·江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的 有 ． （A） 核的结合能约为 14 MeV （B） 核比 核更稳定 （C）两个 核结合成 核时释放能量 （D） 核中核子的平均结合能比 核中的大 【答案】BC 4．【2017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb 的单色光 a、b 照射到 同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb。h 为普朗克常量。下列说法正确的是 A．若νa>νb，则一定有 Uaνb，则一定有 Eka>Ekb C．若 Uahνb–Ekb 【答案】BC 【解析】由爱因斯坦光电效应方程 ，又由动能定理有 ，当 时，8 ， ，A 错误，B 正确；若 ，则有 ，C 正确；同种金属 的逸出功不变，则 不变，D 错误。 5．【2017·北京卷】2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激 光装置，发出了波长在 100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激 光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域 的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判 断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速 c=3×108 m/s） A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J 【答案】B 【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为 ，由题意可知，光子的能 量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选 B。 6．【2017·新课标Ⅱ卷】一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为 。下列说法正确的是 A．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 【答案】B 7．【2017·江苏卷】质子（ ）和α粒子（ ）被加速到相同动能时，质子的动量 （选 填“大于”、“小于”或“等于”）α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比9 为 ． 【答案】小于 2:1 【解析】动量与动能的关系： ，又质子的质量小于α粒子的质量所以质子的动 量小于α粒子的动量，且 ；根据 ，可得质子和α粒子的德布罗意波 波长之比为 2:1． 8．【2017·北京卷】（18 分）在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核 发生了一次α衰变。放射出的α粒子（ ）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半 径为 R。以 m、q 分别表示α粒子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该α衰变的核反应方程。 （2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 （3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过 程的质量亏损Δm。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为 （2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为 v，由洛伦兹力提供向心力有 根据圆周运动的参量关系有 得α粒子在磁场中运动的周期 根据电流强度定义式，可得环形电流大小为 （3）由 ，得 设衰变后新核 Y 的速度大小为 v′，核反应前后系统动量守恒，有 Mv′–mv=010 可得 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 解得 说明：若利用 解答，亦可。 1．[2016·全国Ⅰ，35(1)，5 分](多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的 光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( ) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 2．(2016·北京理综，13，6 分)处于 n＝3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的 频率有( ) A．1 种 B．2 种 C．3 种 D．4 种 1．C n＝3 能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光子可能为 3→1，3→2，2→1，故种类 为 N＝C23＝3 种，C 正确． 3．(2016·天津理综，6，6 分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的 科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是( ) A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击 147N 获得反冲核 178O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型11 1．AC 赫兹通过著名的电火花实验证实了电磁波的存在，并通过一系列实验证明了电磁波的 波速为光速等麦克斯韦关于光的电磁理论，A 正确．查德威克通过α粒子轰击铍核(94Be)获 得碳核(126C) 的实验发现了中子，B 错误．C 项与事实相符是正确的．卢瑟福是根据α粒子 的散射实验提出的原子核式结构模型，D 错误． 4．[2016·全国Ⅲ，35(1)，5 分]一静止的铝原子核 2713Al 俘获一速度为 1.0×107 m/s 的质 子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 2814Si*.下列说法正确的是( ) A．核反应方程为 p＋2713Al→2814Si* B．核反应过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E．硅原子核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致 5．[2016·江苏物理，12C(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. 146C→ 147N＋ 0 －1e B. 23592U＋10n→ 13153I＋9539Y＋210n C.21H＋31H→42He＋10n D.42He＋2713Al→3015P＋10n 3．A 一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A 为 原子核衰变，B 为重核的裂变，C 为轻核的聚变，D 为原子核的人工转变，A 正确． 6．[2016·全国Ⅱ，35(1)，5 分]在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________， 属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案 标号) A. 146C→ 147N＋ 0 －1e12 B.3215P→3216S＋ 0 －1e C. 23892U→ 23490Th＋42He D. 147N＋42He→ 178O＋11H E. 23592U＋10n→ 14054Xe＋9438Sr＋210n F.31H＋21H→42He＋10n 【答案】 C AB E F 7．[2016·江苏物理，12C(3)]几种金属的逸出功 W0 见下表： 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(×10－19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的 波长的范围为 4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常数 h＝6.63×10－34 J·s. 【解析】可见光中波长最短的光子的能量最大，能量 E＝hcλ＝6.63×10－34×3×1084.0×10－7 ＝4.97×10 －19 J．逸出功小于或等于该能量的金属会发生光电效应，查表可知为钠、钾、铷. 1．(2015·重庆理综，1，6 分)(难度★★)图中曲线 a、b、c、d 为气泡室中某放射物发生 衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确 的是( ) A．a、b 为β粒子的径迹 B．a、b 为γ粒子的径迹13 C．c、d 为α粒子的径迹 D．c、d 为β粒子的径迹 解析 γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项 B 错误；α粒子为氦核带正电， 由左手定则知向上偏转，选项 A、C 错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项 D 正 确． 答案 D 2．[2015·海南单科，17(1)，4 分](难度★★★)氢原子基态的能量为 E1＝－13.6 eV. 大 量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率 最大的光子 能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为______eV(保留 2 位有 效数字)，这些光子可 具有________种不同的频率． 解析 频率最大的光子能量为－0.96E1，即 En－E1＝－0.96E1，则 En＝E1－0.96E1＝(－13.6 eV)－0.96×(－13.6 eV)＝0.54 eV，即 n＝5，从 n＝5 能级开始跃迁,这些光子能发出的频 率数 n＝5×（5－1） 2 ＝10 种．频率最小的光子是从 n＝5 能级跃迁到 n＝4 能级，其能量为 Emin＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝ 0.31 eV. 答案 0.31 eV 10 3．(2015·广东理综,18，6 分)(难度★★)(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚 的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV 和 21H＋31H→42He＋X＋ 17.6 MeV，下列表述正确的有( ) A．X 是中子 B．Y 的质子数是 3，中子数是 6 C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应 答案 AD 4．(2015·天津理综,1，6 分)(难度★★)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在 对事实观察的基础上．下列说法正确的是( ) A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的14 B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 解析 放射性现象中释放出了其他粒子,说明原子核内部具有一定的结构，A 正确；电子 的发现使人们认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B 错误；粒子散射实验 否定了汤姆逊提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C 错误；密立根油滴实验测定 了电子的电荷量，D 错误． 答案 A 5．(2015·北京理综，17，6 分)(难度★★)实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核 发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图， 则( ) A．轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B．轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 C．轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D．轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 答案 D 6．[2015·山东理综,39(1)](难度★★)(多选)14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期 约 5700 年．已知植物存活期间，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( ) a．该古木的年代距今约 5700 年 b．12C、13C、14C 具有相同的中子数15 c．14C 衰变为 14N 的过程中放出β射线 d．增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变 解析 因古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间 为一个半衰期,即该古木的年代距今约为 5 700 年，选项 a 正确；12C、13C、14C 具有相同的质 子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 b 错误；根据核反应方程可知,14C 衰变为 14N 的过程中放出电子，即发出β射线，选项 c 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选 项 d 错误． 答案 ac 7．[2015·江苏单科，12C(2)(3)](难度★★)(2)核电站利用原子核链式反应放出的 巨 大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.23592U 受一个中子轰击后裂变 成 14456Ba 和 8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选 填“大于”或“小于”)它的临界体积． (3)取质子的质量 mp＝1.672 6×10－27kg，中子的质量 mn＝1.674 9×10－27 kg， α 粒子的质量 mα＝6.646 7×10－27 kg，光速 c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的 结合能．(计 算结果保留两位有效数字) 解析 (2)由质量数和电荷数守可知：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，可见产生 了 3 个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积． (3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可求：ΔE＝(2mp＋2mn－mα)c2＝ 4.3×10－12 J. 答案 (2)3 大于 (3)4.3×10－12 J 8．[2015·海南单科，17(2)](难度★★)运动的原子核 AZX 放出α粒子后变成静止的 原 子核 Y.已知 X、Y 和α粒子的质量分别是 M、m1 和 m2,真空中的光速为 c，α粒子的速度远小 于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能． 解析 反应后由于存在质量亏损，所以反应前、后总动能之差等于质量亏损 而释放 出的能量，根据爱因斯坦质能方程可得 12m2v 2α－12Mv2x＝(M－m1－m2)c2① 反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有 Mvx＝m2vα②16 联立①②可得 12m2v 2α＝ MM－m2(M－m1－m2)c2. 答案 (M－m1－m2)c2 MM－m2(M－m1－m2)c2 1.【物理——选修 3－5]【2014·新课标全国卷Ⅰ】(1)关于天然放射性，下列说法正确的 是________． A．所有元素都可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 【答案】(1)BCD 2．【2014·新课标Ⅱ卷】【物理——选修 3－5](1)在人类对微观世界进行探索的过程中，科 学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是________． A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组 成的，并测出了该粒子的比荷 【答案】(1)ACE 【解析】(1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电量，A 项正确；卢瑟福通过α粒子散 射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，B、D 两项错误；居里夫妇从 沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，C 项正确；汤姆逊通过研 究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，E 项正确． 3.【2014·北京卷】质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2 和 m3.当一个质子和一个中子结 合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速)( )17 A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 【答案】C 【解析】本题考查质能方程，ΔE＝Δmc2，其中Δm＝(m1＋m2－m3)，则ΔE＝(m1＋m2－m3)c2 ， C 正确，A、B、D 错误． 4.【2014·全国卷】一中子与一质量数为 A (A>1)的原子核发生弹性正碰．若碰前原子核静 止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( ) A.A＋1A－1 B.A－1A＋1 C. 4A（A＋1）2 D. （A＋1）2 （A－1）2 【答案】A 【解析】本题考查完全弹性碰撞中的动量守恒、动能守恒．设碰撞前后中子的速率分别为 v1，v′1，碰撞后原子核的速率为 v2，中子的质量为 m1，原子核的质量为 m2，则 m2＝Am1.根 据完全弹性碰撞规律可得m1v1＝m2v2＋m1v′1，12m1v21＝12m2v22＋12m1v′21，解得碰后中子的速率v′ 1＝m1－m2m1＋m2 v1＝A－1A＋1v1，因此碰撞前后中子速率之比 v1v′1＝A＋1A－1，A 正确． 5.【2014·福建卷Ⅰ】(1)如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线， 分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是________．(填选项前的字母) A．①表示γ射线，③表示α射线 B．②表示β射线，③表示α射线 C．④表示α射线，⑤表示γ射线 D．⑤表示β射线，⑥表示α射线 【答案】(1)C 【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．在匀强电场中，α射线与β射线分 别在电场力的作用下发生偏转，α射线偏向负极板，β射线偏向正极板，γ射线不受电场力， 不发生偏转；在磁场中，由左手定则可以判断α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不受洛 伦兹力，不发生偏转．故 C 项正确．18 6.【2014·广东卷】在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应， 下列说法正确的是( ) A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 【答案】AD 【解析】增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项 A 正确； 光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项 B 错误；改用频率较小的光 照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应， 选项 C 错误；光电子的最大初动能 Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最 大初动能变大，选项 D 正确． 7.【2014·江苏卷】【选修 3－5】(1)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014Hz 和 5.44× 1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初 动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的________． A．波长 B．频率 C．能量 D．动量 (2)氡 222 是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界 卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是 22286Rn→21884Po＋________．已 知 22286Rn 的半衰期约为 3.8 天，则约经过________天，16 g 的 22286Rn 衰变后还剩 1 g. 【答案】(1)A 【答案】(2)42He(或α粒子) 15.2 【解析】①根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为 42He. ②根据 m 余＝m 原 12tT知tT＝4，解得 t＝3.8×4＝15.2 天． 8.【2014·山东卷】【物理 35】 (1)氢原子能级如图所示，当氢原子从 n＝3 跃迁到 n＝2 的19 能级时，辐射光的波长为 656 nm.以下判断正确的是________．(双选，填正确答案标号) a．氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝1 的能级时，辐射光的波长大于 656 nm b．用波长为 325 nm 的光照射，可使氢原子从 n＝1 跃迁到 n＝2 的能级 c．一群处于 n＝3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 d．用波长为 633 nm 的光照射，不能使氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝3 的能级 【答案】(1)cd 【解析】(1)由氢原子能级图可知氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝1 的能级的能级差大于从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级的能级差，根据|En－Em|＝hν和ν＝ cλ可知，|En－Em|＝h cλ，选项 a 错 误；同理从 n＝1 跃迁到 n＝2 的能级需要的光子能量大约为从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级差的 五倍左右，对应光子波长应为从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级辐射光波长的五分之一左右，选项 b 错误；氢原子从 n＝3 跃迁到 n＝1 的能级的能级差最多有三种情况，即对应最多有三种频 率的光谱线，选项 c 正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|En－Em|＝h cλ，选项 d 正确． 9.【2014·天津卷】下列说法正确的是( ) A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 【答案】BD 10.【2014·浙江卷】 (2)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级 图如图 2 所示，当氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝2 的能级时，辐射出频率为________Hz 的光子．用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为 ________eV. (电子电荷量 e＝1.60×10－19C，普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s) n E/eV ∞……………… 0 6—————— －0.3820 5—————— －0.54 4—————— －0.85 3—————— －1.51 2—————— －3.40 1—————— －13.60 图 2 【答案】(2)6.2×1014Hz 0.3 eV 【解析】(2)本题考查能级、光电效应方程等知识．由跃迁条件可知 hν＝E4－E2＝(3.40－ 0.85 )eV＝4.08×10－19 J，解得辐射出的光子的频率为 6.2×1014Hz，根据爱因斯坦光电效 应方程 Ek＝hν－W，计算可得产生电子的最大初动能为 0.3 eV. 11.【2014·重庆卷】碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约还有( ) A.m4 B.m8 C.m16 D.m32