近代物理
一．选择题
1. （2019南昌模拟）在α粒子散射实验中，α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α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α粒子(He)与金原子核(Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的)，则
A.α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小
B.α粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的
C.α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，α粒子与金原子核的动量大小之比为4︰197
【参考答案】D
【命题意图】本题以α粒子散射实验切入，考查α粒子散射实验、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α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α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.（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β粒子后衰变成一个镍核(60Ni
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)，并伴随产生了γ射线。已知钴-60的半衰期为5.27年，该反应中钴核、β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γ射线的穿透本领比β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．β粒子是钴原子核外的电子电离形成的
【参考答案】B
4.（2019浙江综合测试）下列说法正确的是( )
A.卢瑟福在对α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α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α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α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=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．的半衰期约为4天，1g经8天全部发生了衰变
D．铀核()衰变为铅核()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hν=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；
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经过两个半衰期，剩下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. （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α、β、γ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α衰变时，生成的核与原来的核相比，中子数少2
B. 发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在
C. γ射线一般伴随着α或β射线产生，其中γ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α衰变和β衰变次数；明确β衰变的实质；半衰期的物理意义；α、β、γ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α衰变放出，导致质子数减小2个，质量数减小4，则中
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子数减小2，故A正确；B、发生β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α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，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α、β、γ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. 发生放射性衰变为，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中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. 、、具有相同的中子数
C. 衰变为的过程中放出β射线
B. 增加样品测量环境的压强将加速的衰变
【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；α射线带正电，β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α粒子，另一个核放出一个β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α粒子，乙核放出的是β粒子
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C. 为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹
D. b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹
【参考答案】BD
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
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衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术．1mg 随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的经多少天的衰变后还剩 0.25 mg ?
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【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（54～58天都算对）
【总结升华】理解半衰期的意义，，是总质量，是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α粒子，α粒子的运动方向与磁场垂直。α粒子和反冲核的轨道半径之比是30∶1，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α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α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，即p1=p2=p.因为它们在磁场中均做匀速圆周运动，故：，，可知轨道半径之比与电量成反比。
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所以α粒子的半径：
设反冲核的电荷量为Q，则反冲核的半径：
所以：
【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α衰变，钍234发生了一次β衰变。
（1）试画出铀238发生了一次α衰变时所产生的新核及α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β衰变时所产生的新核及β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，所以，
由于，，因而，
如图1所示，为α粒子的径迹，轨道半径为，轨道b为新核的径迹，其轨道半径为。（）
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（2）同理，β粒子带负电，新核带正电，它们的两个轨迹圆是内切的，β粒子的轨道半径大于新核的，c为β粒子的径迹，d为新核的径迹，如图2所示。
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