物理课题
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第2单元 原子核
1.(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
2.(1)研究光电效应的电路如图所示.用频率相同、强度不同的
光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K )，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流.下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是（）
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子.光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是.
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4 eV 和-1.51 eV ，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz ，普朗克常量h ＝6.63×10-34 J·s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应.
3.现在很多血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术,将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中,经过40分钟后,这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布到血液中.这时对被检测者的心脏进行造影.心脏血管正常的位置由于放射性物质随血液到达而显示有放射线射出;心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达,将无放射线射出.医生根据显像情况就可判定被检测者心脏血管有无病变,并判定病变位置.你认为检测所用放射性锝的半衰期应该最接近( )
A .6分钟
B .6小时
C .6天
D .6个月
4.(2013·广东卷)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是n 3Kr Ba n U 1089361445610235
92++→+.下列说法正确的有( )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
5.(2013·重庆卷)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:
n 2b a n U 1010235
92++→+
则a+b 可能是( ) A.Kr Xe 9336140
54
+ B.Kr Ba 923614156
+ C.S r Ba 933814156
+ D.S r Xe 943814054+
6.关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的有( )
A.He Th U 4223490238
92
+→是α衰变 B.H O e H C 1117842147
+→+是β衰变 C.n He H H 10423121
+→+是轻核聚变 D.e 2Kr e S 10182
368234-+→是重核裂变
7.爱因斯坦提出了光量子概念并成功解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖,某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率,从图中可以确定的是( )
A .逸出功与ν有关
B .E km 与入射光强度成正比
C .当ν<ν0时,会逸出光电子
D .图中直线的斜率与普朗克常量有关
8.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为+→+N C H 13
712
611Q 1++→+X C N H 12615711Q 2,Q 1、
Q 2表示释放的能量,
以下推断正确的是( )
A.X 是He 32,Q 2>Q 1
B.X 是He 42,Q 2>Q 1
C.X 是He 32,Q 2<Q 1
D.X 是He 42,Q 2<Q 1
9.放射性原子核
U 23892先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核a P 23491.已知U 238
92质量为m 1＝238.0 290 u ，a P 234
91a 质量为m 2＝234.0 239 u ，
α粒子的质量为m α＝4.0 026 u ，电子的质量为m e ＝0.0 005 u.(原子质量单位1 u 相当于931.5 MeV 的能量)求：
(1)放射性衰变方程；
(2)原子核U 238
92衰变为a P 234
91的过程中释放的能量(保留3位有效数字).
10.某实验室工作人员用初速度v 0=0.09c (c 为真空中的光速)的α粒子轰击静止的氮原子核N,产生了质子H .若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20,已知质子质量为m.则:
(1)写出核反应方程.
(2)求出质子的速度v.
参考答案
1.解析:α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，A 错误；紫外线可以使荧光物质发光，B 正确；天然放射现象中产生的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，C 错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D 正确.
答案：BD
2.解析:(1)入射光的频率相同，则光电子的最大初动能相同，由-e U ＝2
m mv 2
1知，两种情况下遏止电压相同，故选项A 、B 错误；光电流的强度与入射光的强度成正比，所以强光的光电流比弱光的光电流大，故选项C 正确，选项D 错误.
(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用
(3)氢原子放出的光子能量E ＝E 2-E 1，
代入数据得E ＝1.89 eV ，
金属钠的逸出功W 0＝hνc ，代入数据得W 0＝2.3 eV.
因为E <W 0，所以不能发生光电效应.
答案：(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)(3)见解析
3.解析:由于放射性物质对人体有伤害,所以在人体内的滞留时间不能太长,即半衰期不能太长,又由于放射性物质需要40min 才能均匀分布到人体血液中,所以半衰期也不能太短,据题意,6h 最适合,故本题的正确答案是B 项. 答案:B
4.解析：根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题。
裂变反应式中的n 10为中子，铀块体积大于临界体积，才能产生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A 、C 正确，选项B 错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D 错误.
答案:AC
5.解析：利用质量数守恒和电荷数守恒可以判断出可能的核反应方程。
选项A 不满足电荷数守恒也不满足质量数守恒，选项C 不满足电荷数守恒；选项B 不满足质量数守恒；只有选项D 正确.
答案
答案:D
6.解析:α衰变过程中会产生α粒子,β衰变过程中会产生电子,故A 项对,B 项错;几个较轻的核合成一个较重的核的过程是轻核的聚变,故C 项对;而一个重核分裂为较轻的核的过程是重核的裂变e S 8234不是较重的核,这个方程是e S 8234的衰变方程,D 项错.
答案:AC
7.解析:逸出功W 0=h ν0,故A 项错;E km 与ν有关,但与光照强度无关,B 项错;从图中可以看出,只有当频率大于ν0时,才出现光电子,C 项错;由E km =h ν-W 0知,D 项正确.
答案:D
8.解析:由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X 是α粒子.两个核反应中的质量亏损分别为
Δm 1=(1.0078+12.0000-13.0057)u =0.0021u,Δm 2=(1.0078+15.0001-12.0000-4.0026)u =0.0053u,结合爱因斯坦质能方程Q=Δmc 2知Q 1<Q 2,故B 项正确. 答案:B
9.解析:(1)
e He Pa U 01422349123892-++→(2)亏损的质量Δm ＝m 1-m 2-m α-m e ＝0.0020 u ，释放的能量ΔE ＝0.0020×931.5 MeV≈1.86 MeV.
答案：(1)e He Pa U 014223491238
92-++→(2)1.86
10.解析:(1)H O N He 1117814
742+→+.
(2)α粒子、新核的质量分别为4m 、17m ,质子的速度为v ,对心正碰,由动量守恒定律得:
4mv 0=mv 20
mv 17+, 解得v=0.19c.
答案:(1)见解析 (2)0.19c。
