衡水中學(xué)物理最經(jīng)典物理建模系列（十三）兩類核衰變?cè)诖艌?chǎng)中的徑跡

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)物理建模系列(十三)兩類核衰變?cè)诖艌?chǎng)中的徑跡靜止核在磁場(chǎng)中自發(fā)衰變，其軌跡為兩相切圓，衰變時(shí)兩圓外切，衰變時(shí)兩圓內(nèi)切，根據(jù)動(dòng)量守恒m1v1m2v2和req f(mv,qB)知，半徑小的為新核，半徑大的為粒子或粒子，其特點(diǎn)對(duì)比如下表：衰變eq oal(A,Z)Xeq oal(A4,Z2)Yeq oal(4,2)He勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓外切，粒子半徑大衰變eq oal(A,Z)Xeq oal( A,Z1)Yeq oal(0,1)e勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓內(nèi)切，粒子半徑大(一)相外切

2、圓的徑跡例1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于放出一個(gè)粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1r2144.則：(1)圖中哪一個(gè)圓是粒子的徑跡？(說(shuō)明理由)(2)這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)是多少？【解析】(1)因?yàn)閯?dòng)量守恒，所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡，兩者電性相同，運(yùn)動(dòng)方向相反(2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，粒子的電荷量為q22e，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，所以原來(lái)原子核的電荷量qq1q2.根據(jù)軌道半徑公式有eq f(r1,r2)eq f(f(m1v1,Bq1

3、),f(m2v2,Bq2)eq f(m1v1q2,m2v2q1)，又由于衰變過(guò)程中遵循動(dòng)量守恒定律，則m1v1m2v2，以上三式聯(lián)立解得q90e.即這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)為90.【答案】(1)圓軌道2是粒子的徑跡，理由見(jiàn)解析(2)90(二)相內(nèi)切圓的徑跡例2在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中a、b所示，由圖可以判定() A該核發(fā)生的是衰變B該核發(fā)生的是衰變C磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里D磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向外【解析】本題考查對(duì)粒子及粒子的性質(zhì)的了解，對(duì)動(dòng)量守恒定律以及左手定則的應(yīng)用能力原來(lái)靜止的核，放出粒子后，總動(dòng)量守恒，所

4、以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們?cè)谕淮艌?chǎng)中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無(wú)法判定磁場(chǎng)是向里還是向外，即都有可能【答案】B由以上兩例解答過(guò)程可知，當(dāng)靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變時(shí)，大圓軌道一定是帶電粒子(粒子或粒子)的，小圓軌道一定是反沖核的衰變時(shí)兩圓外切，衰變時(shí)兩圓內(nèi)切如果已知磁場(chǎng)方向，還可根據(jù)左手定則判斷繞行方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針高考真題1(2016課標(biāo)卷，35(1)一靜止的鋁原子核eq oal(27,13)Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq oal(28,14)Si*

5、.下列說(shuō)法正確的是_.A核反應(yīng)方程為peq oal(27,13)Aleq oal(28,14)Si*B核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程為peq oal(27,13)Aleq oal(28,14)Si*，A正確；核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒，B正確；核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)能量守恒，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)過(guò)程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤；由動(dòng)量守

6、恒可知，mv28mv，解得v3.6105 m/s，硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致，故E正確【答案】ABE2(2012大綱卷)eq oal(235, 92)U經(jīng)過(guò)m次衰變和n次衰變，變成eq oal(207, 82)Pb，則()Am7，n3 Bm7，n4Cm14，n9 Dm14，n18【解析】衰變過(guò)程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程：eq oal(235, 92)Ueq oal(207, 82)Pbmeq oal(4,2)Hen01e根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒列出方程2352074m92822mn解得m7，n4，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤【答案】B

7、3(2017課標(biāo)卷，15)一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為eq oal(238, 92)Ueq oal(234, 90)Theq oal(4,2)He.下列說(shuō)法正確的是()A衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【解析】衰變過(guò)程遵守動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B對(duì)根據(jù)半衰期的定義，可知選項(xiàng)C錯(cuò)衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)D錯(cuò)【答案】B名校模擬4(2018湖北重點(diǎn)中學(xué)高三上學(xué)期起點(diǎn)考試)下列說(shuō)法正確的是()A只要照射到金屬表面上的光足夠強(qiáng)，金屬就一定會(huì)發(fā)

8、出光電子B.eq oal(4,2)Heeq oal(14, 7)Neq oal(16, 8)Oeq oal(1,1)H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程C放射性物質(zhì)的半衰期不會(huì)隨溫度的升高而變短D一個(gè)處于n4能級(jí)的氫原子，最多可輻射出6種不同頻率的光子【解析】光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；eq oal(4,2)Heeq oal(14, 7)Neq oal(17, 8)Oeq oal(1,1)H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，B錯(cuò)誤；放射性物質(zhì)的半衰期與物質(zhì)的狀態(tài)、所處的環(huán)境等無(wú)關(guān)，C正確；一個(gè)處于n4能級(jí)的氫原子會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，躍遷時(shí)最多能發(fā)出3

9、個(gè)光子，即從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)發(fā)出的光子，從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)發(fā)出的光子，從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)發(fā)出的光子，D錯(cuò)誤【答案】C5.(2018陜西部分中學(xué)高三第一學(xué)期摸底)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq oal(238, 92)U發(fā)生衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子x，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示下列說(shuō)法正確的是() A該核反應(yīng)方程為eq oal(238, 92)Ueq oal(234, 90)xeq oal(4,2)HeB粒子和x粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C軌跡1、2分別是粒子、x粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡D粒子、x粒子運(yùn)動(dòng)徑跡半徑之比為451【解析】根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為eq

10、 oal(238, 92)Ueq oal(234, 90)xeq oal(4,2)He，選項(xiàng)A正確；由于eq oal(238, 92)U核衰變后粒子和x粒子的動(dòng)量等大反向，兩粒子的電性相同，速度方向相反，由左手定則知兩粒子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；由req f(mv,qB)可知，軌跡1、2分別是x粒子、粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；粒子與x粒子的動(dòng)量等大，所在磁場(chǎng)相同，eq f(rx,r)eq f(q,qx)，運(yùn)動(dòng)徑跡半徑之比為451，選項(xiàng)D正確【答案】ABD6(2018惠州市高三第一次調(diào)研)下列與粒子相關(guān)的說(shuō)法中正確的是()A天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線速度與光速相當(dāng)，貫穿能力很強(qiáng)B.eq oal

11、(238, 92)U(鈾238)核放出一個(gè)粒子后就變?yōu)閑q oal(234, 90)Th(釷234)C高速粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為eq oal(4,2)Heeq oal(14, 7)Neq oal(16, 8)Oeq oal(1,0)nD丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【解析】天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線的速度約為光速的eq f(1,10)，穿透能力不強(qiáng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，eq oal(238, 92)U(鈾238)核放出一個(gè)粒子后就變?yōu)閑q oal(234, 90)Th(釷234)，B正確；高速粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，

12、核反應(yīng)方程為eq oal(4,2)Heeq oal(14, 7)Neq oal(17, 8)Oeq oal(1,1)H，C錯(cuò)誤；盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D錯(cuò)誤【答案】B課時(shí)作業(yè)(三十五)基礎(chǔ)小題練1(2018四川五校高三上學(xué)期聯(lián)考)下列敘述中符合史實(shí)的是()A玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜B湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)C盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提出了原子的能級(jí)假設(shè)D貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【解析】玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜，選項(xiàng)A正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子具有“西瓜模型”結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；盧瑟福根據(jù)

13、粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A2(2018長(zhǎng)郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選撥考試)根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A圖甲是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性B圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同C圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在、三種射線中，最有可能使用的射線是射線D圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即(核反應(yīng)中)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損

14、最小【解析】題圖甲是電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選項(xiàng)B正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在、三種射線中，由于射線穿透能力最強(qiáng)，最有可能使用的射線是射線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量最大，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】B3碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過(guò)32天后，該藥物中碘131的

15、含量大約還有()A.eq f(m,4) Beq f(m,8) C.eq f(m,16) Deq f(m,32)【解析】由半衰期公式mm(eq f(1,2)eq f(t,T)可知，mm(eq f(1,2)eq f(32,8)eq f(1,16)m，故選項(xiàng)C正確【答案】C4下列核反應(yīng)方程中，屬于衰變的是()A.eq oal(14, 7)Neq oal(4,2)Heeq oal(17, 8)Oeq oal(1,1)H Beq oal(238, 92)Ueq oal(234, 90)Theq oal(4,2)HeC.eq oal(2,1)Heq oal(3,1)Heq oal(4,2)Heeq oal

16、(1,0)n Deq oal(234, 90)Theq oal(234, 91)Paeq oal(0,1)e【解析】衰變是重核自發(fā)的發(fā)出粒子的天然放射現(xiàn)象，其中粒子是eq oal(4,2)He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核的聚變，D是衰變，故A、C、D皆錯(cuò)誤【答案】B5質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2【解析】由質(zhì)能方程Emc2，其中mm1m2m3可得E(m1m2m3)c2，選項(xiàng)C正確【答案】C6.子(電荷量為e)與氫

17、原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子，它在原子核物理理的研究中有重要作用如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n2能級(jí)的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為1、2、3、4、5和6的光，且頻率依次增大，則E等于() Ah(31) Bh(56)Ch3 Dh4【解析】氫原子吸收能量后從n2能級(jí)躍遷到較高能級(jí)，然后向較低能級(jí)躍遷，發(fā)出Ceq oal(2,n)eq f(nn1,2)6種不同光子，解得n4，即氫原子吸收能量后先從n2能級(jí)躍遷到n4能級(jí)，然后從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷輻射光子的頻率按從小到大的順序排列為43、32、42、21、31、41，所以能量E與h3相等，C正確

18、【答案】C創(chuàng)新導(dǎo)向練7科學(xué)探究利用光譜分析反氫原子的組成1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)圍繞它運(yùn)動(dòng)的正電子組成；反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有等量異種電荷；反氫原子和氫原子有相同的能級(jí)分布，氫原子能級(jí)如圖所示下列說(shuō)法中正確的是() A反氫原子光譜與氫原子光譜不相同B基態(tài)反氫原子的電離能是13.6 eVC基態(tài)反氫原子能吸收11 eV的光子發(fā)生躍遷D在反氫原子譜線中，從n2能級(jí)躍遷到基態(tài)輻射光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng)【解析】反氫原子和氫原子有相同的能級(jí)分布，所以反氫原子光譜與氫原子光譜相同，故A錯(cuò)誤；處于基態(tài)的反氫原子的電離能是13.6 eV，具有大于等于13.6 eV能量的光子可以

19、使反氫原子電離，故B正確；基態(tài)的反氫原子吸收11 eV光子，能量為13.6 eV11 eV2.6 eV，不能發(fā)生躍遷，所以該光子不能被吸收，故C錯(cuò)誤；在反氫原子譜線中，從n2能級(jí)躍遷到基態(tài)輻射光子能量較大，頻率較大，波長(zhǎng)較小，故D錯(cuò)誤【答案】B8科學(xué)探索盧瑟福對(duì)粒子散射現(xiàn)象的研究如圖是盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)下列說(shuō)法正確的是()A該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D絕大多數(shù)的粒子

20、發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)【解析】盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對(duì)粒子的影響不大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，幾乎仍沿原方向前進(jìn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A9動(dòng)量守恒定律與核反應(yīng)方程的完美結(jié)合在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)速度幾乎為零的放射性碳14原子核，某時(shí)刻它發(fā)生衰變放射出一個(gè)粒子，其所放射的粒子與反沖核的初速度方向均與電場(chǎng)方向垂直，且經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b均表示長(zhǎng)度)那么碳14的衰變方程可能是() A.eq oal(14, 6)Ceq oal(4,2)Heeq

21、oal(10, 4)Be Beq oal(14, 6)Ceq oal(0,1)eeq oal(14, 5)BC.eq oal(14, 6)Ceq oal(0,1)eeq oal(14, 7)N Deq oal(14, 6)Ceq oal(2,1)Heq oal(12, 5)B【解析】設(shè)放射粒子反沖核的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)分別為q1、m1；q2，m2.則由動(dòng)量守恒有：m1v1m2v2對(duì)放射粒子有：2aeq f(1,2)eq f(q1E,m1)t2aeq f(v1,2)t對(duì)反沖核有：4beq f(1,2)eq f(q2E,m2)t2beq f(v2,2)t由解得eq f(q1,q2)eq f(1,2)，

22、對(duì)照選項(xiàng)的四個(gè)核反應(yīng)方程可知，只有A對(duì)【答案】A10動(dòng)量守恒定律在衰變中的應(yīng)用如圖甲所示，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布了核輻射警示新標(biāo)志，新標(biāo)志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記：一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形核輻射會(huì)向外釋放3種射線：射線帶正電，射線帶負(fù)電，射線不帶電現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)原子核，原來(lái)都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中一個(gè)核放出一個(gè)粒子，另一個(gè)核放出一個(gè)粒子，得出圖乙所示的4條徑跡，則()A磁場(chǎng)的方向一定垂直于紙面向里B甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子Ca為粒子的徑跡，d為粒子的徑跡Db為粒子的徑跡，c為粒子的徑跡【解析】衰變過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒，粒子與新核的動(dòng)量大小相等，方向相

23、反據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)不難分析：若軌跡為外切圓，則為衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為衰變又由Req f(mv,qB)知半徑與電量成反比，B、D正確【答案】BD綜合提升練11在一次研究原核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)中，讓一個(gè)速度為v07.7104 m/s的中子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，擊中一個(gè)原來(lái)靜止的鋰核(eq oal(6,3)Li)后產(chǎn)生1個(gè)氦核和另一個(gè)新核測(cè)得氦核的速度是v12.0104 m/s，方向與反應(yīng)前中子的運(yùn)動(dòng)方向相同，設(shè)中子質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量相等(1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求出氦核和新核的軌道半徑的比值；(3)當(dāng)氦核轉(zhuǎn)6圈時(shí)，新核轉(zhuǎn)了幾圈？【解析】(1)核反應(yīng)方程：eq oal(1,0)n

24、eq oal(6,3)Lieq oal(4,2)Heeq oal(3,1)H.(2)設(shè)中子質(zhì)量為m，則氦核質(zhì)量為4m，產(chǎn)生的新核質(zhì)量為3m設(shè)新核速度為v2，由動(dòng)量守恒定律得mv04mv13mv2解得v21103 m/s，負(fù)號(hào)表示新核的速度方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反由于氦核和新核在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，qvBmeq f(v2,r)解得req f(mv,qB)氦核電荷量q2e，則氦核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r1eq f(4mv1,2eB)新核電荷量qe，則新核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r2eq f(3m|v2|,eB)氦核和新核的軌道半徑的比值為eq f(r1,r2)|eq f(2v1,3v2)|e

25、q f(40,3).(3)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期Teq f(2r,v)eq f(2m,qB)氦核運(yùn)動(dòng)的周期T1eq f(4m,eB)，新核運(yùn)動(dòng)的周期T2eq f(6m,eB)，二者周期的比值為eq f(T1,T2)eq f(2,3)設(shè)氦核轉(zhuǎn)6圈時(shí)，新核轉(zhuǎn)了n圈，則有6T1nT2，解得：n4.【答案】(1)見(jiàn)解析(2)eq f(40,3)(3)412氫原子基態(tài)能量E113.6 eV，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r10.531010m.求氫原子處于n4激發(fā)態(tài)時(shí)：(1)原子系統(tǒng)具有的能量；(2)電子在n4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；(已知能量關(guān)系Eeeq f(1,n2)E1，半徑關(guān)系rnn2r1，k9.010

26、9 Nm2/C2，e1.61019C)(3)若要使處于n2的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？(普朗克常量h6.631034Js)【解析】(1)由Eneq f(1,n2)E1，得E4eq f(E1,42)0.85 eV.(2)因?yàn)閞nn2r1，所以r442r1由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)得keq f(e2,roal(2,4)meq f(v2,r4)所以Ek4eq f(1,2)mv2eq f(ke2,32r1)0.85 eV.(3)要使處于n2的氫原子電離，照射光的光子能量應(yīng)能使電子從第2能級(jí)躍遷到無(wú)限遠(yuǎn)處，最小頻率的電磁波的光子能量為h0eq f(E1,4)得8.211014 Hz.【答案】

27、(1)0.85 eV(2)0.85 eV(3)8.211014 Hz熱點(diǎn)滾動(dòng)加強(qiáng)練(五)修選35考試時(shí)間：90分鐘第卷(選擇題共48分)評(píng)卷人得分一、選擇題(本大題共8小題，每小題6分，共48分)熱點(diǎn)夯實(shí)練熱點(diǎn)一光電效應(yīng)光的波粒二象性1在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中，一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量在對(duì)撞前均為m，對(duì)撞前的動(dòng)能均為E，光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h，則對(duì)撞后轉(zhuǎn)化成光子的波長(zhǎng)等于()A.eq f(hc,E) Beq f(h,mc) C.eq f(hc,mc2E) Deq f(hc,2mc2E)【解析】由于光子無(wú)靜止質(zhì)量，則正電子與負(fù)電子對(duì)撞過(guò)程中的

28、質(zhì)量虧損為m2m02m，由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程電子對(duì)撞放出的能量為Emc22mc2，根據(jù)能量守恒得，每個(gè)光子的能量為eq f(2mc22E,2)mc2E，又hheq f(c,)，聯(lián)立得到，波長(zhǎng)為eq f(hc,mc2E)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C2如圖所示為一光電管電路，滑動(dòng)變阻器觸頭位于ab上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極，電表有偏轉(zhuǎn)，要使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)變大，可采取的措施有() A加大照射光的強(qiáng)度 B換用波長(zhǎng)長(zhǎng)的光照射C將滑片P向b端滑動(dòng) D將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào)【解析】電流計(jì)有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率大于極限頻率，要使電流增大可使單位時(shí)間內(nèi)參與定向移動(dòng)的電子數(shù)增大，增大入射

29、光的強(qiáng)度或使電壓增大(如將P向b滑動(dòng))均有可能，選項(xiàng)A、C正確【答案】AC熱點(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)與原子核3在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng)，下列各圖畫(huà)出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)歷金箔散射過(guò)程的徑跡，其中正確的是()【解析】金箔中的原子核與粒子都帶正電，粒子接近原子核過(guò)程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯(cuò)；由原子核對(duì)粒子的斥力作用及物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方，B錯(cuò)，C對(duì)【答案】C4由于放射性元素eq oal(237, 93)Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)已知eq oal(237, 93)Np經(jīng)過(guò)一系列衰變和衰變后變

30、成eq oal(209, 83)Bi，下列選項(xiàng)中正確的是()A.eq oal(209, 83)Bi的原子核比eq oal(237, 93)Np的原子核少28個(gè)中子B.eq oal(237, 93)Np經(jīng)過(guò)衰變變成eq oal(209, 83)Bi，衰變過(guò)程可以同時(shí)放出粒子、粒子和粒子C衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次衰變和4次衰變D.eq oal(237, 93)Np的半衰期等于任一個(gè)eq oal(237, 93)Np原子核發(fā)生衰變的時(shí)間【解析】eq oal(209, 83)Bi的中子數(shù)為20983126，eq oal(237, 93)Np的中子數(shù)為23793144，eq oal(209, 83)Bi的

31、原子核比eq oal(237, 93)Np的原子核少18個(gè)中子，A錯(cuò)誤；eq oal(237, 93)Np經(jīng)過(guò)一系列衰變和衰變后變成eq oal(209, 83)Bi，可以同時(shí)放出粒子和粒子或者粒子和粒子，不能同時(shí)放出三種粒子，B錯(cuò)誤；衰變過(guò)程中發(fā)生衰變的次數(shù)為eq f(237209,4)7(次)，衰變的次數(shù)為27(9383)4(次)，C正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】C5現(xiàn)有兩動(dòng)能均為E00.35 MeV的eq oal(2,1)H在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)eq oal(2,1)H發(fā)生對(duì)撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到eq oal(3,2)He和新粒子；且在

32、核反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為eq oal(3,2)He和新粒子的動(dòng)能已知eq oal(2,1)H的質(zhì)量為2.0141 u，eq oal(3,2)He的質(zhì)量為3.016 0 u，新粒子的質(zhì)量為1.008 7 u，核反應(yīng)時(shí)質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計(jì)算，結(jié)果保留整數(shù))則下列說(shuō)法正確的是()A核反應(yīng)方程為 eq oal(2,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,1)HB核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C新粒子的動(dòng)能約為3 MeVD.eq oal(3,2)He的動(dòng)能約為4 MeV【解析】由核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知eq oal(2

33、,1)Heq oal(2,1)Heq oal(3,2)Heeq oal(1,0)n，則新粒子為中子eq oal(1,0)n，所以A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量虧損，釋放能量，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，仍然滿足能量守恒定律，B錯(cuò)誤；由題意可知E(2.014 1 u23.016 0 u1.008 7 u)931 MeV/u3.3 MeV，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的能量守恒有EkHeEkn2E0E，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒有pHepn0，由Ekeq f(p2,2m)，可知eq f(EkHe,Ekn)eq f(mn,mHe)，解得EkHeeq f(mn,mnmHe)(2E0E)1 MeV，Ekneq f(mHe,mn

34、mHe)(2E0E)3 MeV，所以C正確、D錯(cuò)誤【答案】C6.如圖所示，某原子的三個(gè)能級(jí)的能量分別為E1、E2和E3.a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光，下列判斷正確的是() AE1E2E3B(E3E2)(E2E1)Cb光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)Dc光的頻率最高【解析】結(jié)合題圖和電子躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量為：EEmEn可知，EcEaEb，能量差E3E2等于光子a的能量，能量差E2E1等于光子b的能量，能量差E3E1等于光子c的能量，那么c對(duì)應(yīng)的能量最大，而a對(duì)應(yīng)的能量最小，由E1E2E3和能級(jí)公式Eneq f(E1,n2)，有(E3E2)(E2E1)，故A、B錯(cuò)誤；又Eeq f(hc,)，c光的頻率

35、最高，a光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤，D正確【答案】D7下列四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說(shuō)法，其中正確的是()A根據(jù)、射線的特點(diǎn)可知，射線1是射線，射線2是射線，射線3是射線B氫原子輻射出一個(gè)光子后，電勢(shì)能減小，總能量增大C天然放射性元素的半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)D重核的裂變反應(yīng)方程有：eq oal(235, 92)Ueq oal(1,0)neq oal(144, 56)Baeq oal(89,36)Kr3eq oal(1,0)n【解析】根據(jù)、射線的特點(diǎn)可知，射線1是射線，射線2是射線，射線3是射線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子輻射出一個(gè)光子后，總能量減小，軌道半徑減小，電勢(shì)能減小，

36、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、D正確【答案】CD8核潛艇是以核反應(yīng)堆為動(dòng)力來(lái)源的潛艇，有一種核裂變方程為eq oal(235, 92)Ueq oal(1,0)nXeq oal(94,38)Sr10eq oal(1,0)n，下列說(shuō)法正確的是()A裂變反應(yīng)中虧損的質(zhì)量變成了能量B裂變反應(yīng)出現(xiàn)質(zhì)量虧損導(dǎo)致質(zhì)量數(shù)不守恒CX原子核中有54個(gè)質(zhì)子DX原子核比鈾核的平均結(jié)合能大【解析】裂變反應(yīng)中釋放核能有質(zhì)量虧損，但質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量與能量之間存在一定的關(guān)系，但不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于核反應(yīng)中電荷數(shù)守恒，故X原子核中有54個(gè)質(zhì)子，選項(xiàng)C正確；重核的裂變是由平均結(jié)合能小的重核在中子的轟擊下裂變成平均結(jié)合能較大

37、的中等質(zhì)量的原子核，所以X原子核比鈾核的平均結(jié)合能大，選項(xiàng)D正確【答案】CD第卷(非選擇題共52分)評(píng)卷人得分二、非選擇題(本大題共5小題，共52分) 熱點(diǎn)綜合練9(8分)(涉及光電效應(yīng)方程，光電效應(yīng)圖象，極限頻率相關(guān)知識(shí))小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示已知普朗克常量h6.631034 Js.(1)圖甲中電極A為光電管的_(填“陰極”或“陽(yáng)極”)；(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek_J.【解析】(1)在光

38、電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽(yáng)極(2)由題圖可知，銣的截止頻率c為5.151014Hz，逸出功W0hc6.6310345.151014 J3.411019 J.(3)當(dāng)入射光的頻率為7.001014Hz時(shí)，由光電效應(yīng)方程Ekhhc得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek6.631034(7.005.15)1014J1.231019 J.【答案】(1)陽(yáng)極(2)5.151014(5.125.18)1014均視為正確3.411019(3.393.43)1019均視為正確(3)1.231019(1.211.25)1019均視為正確10.(8分)(涉及玻爾理論，光電效應(yīng)方程的相關(guān)知識(shí))玻爾氫原子模

39、型成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，氫原子能級(jí)圖如圖所示當(dāng)氫原子從n4的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射出頻率為_(kāi)Hz的光子，用該頻率的光照射逸出功為2.25 eV的鉀表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi) eV.(電子電量e1.601019 C，普朗克常量h6.631034 Js) 【解析】氫原子從n4的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射出的光子能量hE4E22.55 eV2.551.61019 J，所以eq f(E4E2,h)6.21014 Hz，用此光照射鉀表面，逸出光電子的最大初動(dòng)能EkhW逸0.30 eV.【答案】6.210140.3011(12分)(涉及光電效應(yīng)方程，光電效應(yīng)圖象，極限波長(zhǎng)相關(guān)知識(shí))如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管用波長(zhǎng)0.50 m的綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取普朗克常量h6.631034 Js.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大初動(dòng)能；(2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)【解析】(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極