考点34 近代物理初步
两年高考真题演练
1．[2015·新课标全国卷Ⅱ，35(1)](多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
2．[2015·福建理综，30(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.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi经过10天后还剩下50克
3．(2015·北京理综，17)
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
4．(2015·北京理综，14)下列核反应方程中，属于α衰变的是( )
A.N＋He→O＋H B.U→Th＋He
C.H＋H→He＋n D.Th→Pa＋e
5．(2015·广东理综，18)(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→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋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
6．[2015·山东理综，39(1)](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
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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
7．[2014·新课标全国卷Ⅰ，35(1)](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
8．[2014·新课标全国卷Ⅱ，35(1)](多选)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
9．[2015·新课标全国卷Ⅰ，35(1)]
在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________。
10．(2015·江苏单科，12C)(多选)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr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)
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考点34 近代物理初步
一年模拟试题精练
1．(2015·北京丰台区一模)已知天然放射现象放出α、β、γ三种射线。下列说法正确的是( )
A．α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子
B．三种射线中α射线速度最快、β射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强
C．α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为He＋N→O＋H
D．英国物理学家J.J.汤姆孙最早用α射线完成著名的“α粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型
2．(2015·陕西五校一模)(多选)以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是( )
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量
C．有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大
3．(2015·新余市期末)(多选)在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图甲，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是( )
A．饱和光电流一定不同
B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同
C．光电子的最大初动能不同
D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同
E．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc～ν图象(ν为照射光频率，图乙为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同
4．(2015·景德镇市二检)(多选)下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．结合能越大，原子核结构一定越稳定
C．如果使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光的光照强度才行
D．发生β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1
E．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率
5．(2015·贵州七校联考)(多选)下列几幅图的有关说法中正确的是( )
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A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的
B．发现少数α粒子发生了较大偏转，因为原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内
C．光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性
D．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
E．链式反应属于重核的裂变
6．(2015·洛阳重点中学联考)两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：H＋H→H＋H。已知氘核的质量为2.013 6 u，氚核的质量为3.015 6 u，氕核的质量为1.007 3 u，1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV。
(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少兆电子伏特？
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氕核所具有的动能为多少兆电子伏特？
参考答案
考点34 近代物理初步
两年高考真题演练
1．ACD [电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍涉现象，说明电子束是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误。]
2．B [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83Bi经过10天即2个半衰期还剩下×100克＝25克，故D错误。]
3．D [静止的原子核发生β衰变，动量守恒，即MV＝mv，新核和电子在磁场中做匀速圆周运动，根据qvB＝m知r＝，即r∝，故轨迹1是电子的，轨迹2是新核的，
7
又由左手定则可知磁场的方向为垂直于纸面向里，所以只有选项D正确。]
4．B [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He，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。]
5．AD [根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X是X，所以为中子，A正确；Y应为Y，所以Y的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B错误；两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，C错误；由聚变反应概念知，D正确。]
6．AC [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。]
7．BCD [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。]
8．ACE [密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，选项A正确；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，说明原子核的组成情况，而原子中存在原子核是卢瑟福的α粒子散射实验发现的，选项B、D错误；居里夫妇发现钋和镭是从沥青中分离出来的，选项C正确；汤姆逊通过阴极射线在电磁场中的偏转，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出其比荷，选项E正确。]
9．解析 光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压eU＝hν－W0，整理得U＝ν－，斜率即＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。
答案 ek －eb
10．解析 (1)光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据德布罗意波长公式λ＝，p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量
7
，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。
(2)由质量数和电荷数守可知：U＋n→Ba＋Kr＋3n，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 (1)AB (2)3 大于 (3)4.3×10－12 J
一年模拟试题精练
1．C 2.BD
3．BCD [虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A错误，D正确；根据光电效应反应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，光电子的最大初动能也不同，故B、C正确；因为Uc＝－知图象的斜率等于，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子的电荷量，可以求出斜率与普朗克常量有关，故E错误。]
4．ADE [卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；平均结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；不能使某金属发生光电效应，是因入射光的频率小于极限频率，与入射光的光照强度无关，故C错误；β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1，故D正确；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据λ＝，可知质子流的波长比电子流小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故E正确。]
5．ACE [由图和根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，故A正确；少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的几乎全部质量和所有正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转，故B错误；光电效应实验和康普顿效应实验均说明了光具有粒子性，故C正确；根据左手定则可得，向左偏转的粒子带正电，所以射线丙由α粒子组成，该粒子带两个单位正电荷，而射线甲是β粒子，故D错误；一个中子轰击后，出现三个中子，此链式反应属于重核的裂变，故E正确。]
6．解析 (1)由质能方程得ΔE＝Δmc2＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3)×931.5 MeV＝4.005 MeV。
(2)相互作用过程中能量守恒，设新生核的动量大小分别为p1、p2，则p1＝p2＝p
Ekm1＝m1v＝
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Ekm2＝m2v＝
由能量守恒定律，有2Ek＋ΔE＝Ekm1＋Ekm2
解得Ekm2≈4.5 MeV。
答案 (1)4.005 MeV (2)4.5 MeV
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