單元質檢十五近代物理(時間:45分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分。在每小題給出的四個選項中,只有一項符合題目要求)1.某坦克裝有激光炫目系統,其激光放射功率為P,若激光的波長為λ,則該系統每秒放射的光子數是()A.hcλ B.λPhc C.2.關于下面四幅圖的有關說法中正確的是()A.圖甲中的α粒子散射試驗說明白原子核是由質子與中子組成B.圖乙中若改用綠光照射,驗電器金屬箔片確定不會張開C.圖丙一群氫原子處于n=4的激發態,最多能輻射6種不同頻率的光子D.圖丁原子核C、B結合成A時會有質量虧損,要釋放能量3.科學探討證明,光子有能量也有動量,當光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉移給了電子。假設光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ',則碰撞過程中()A.能量守恒,動量守恒,且λ=λ' B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ'C.能量守恒,動量守恒,且λ<λ' D.能量守恒,動量守恒,且λ>λ'4.下列關于核電站的說法中正確的是 ()A.核反應方程可能是

92235U→56141B.核反應過程中質量和質量數都發生了虧損C.在核反應堆中利用限制棒吸取中子從而減小中子對環境的影響D.我國現已建成的核電站發電的能量來自于重核裂變放出的能量5.下列關于中子探討的說法正確的是 ()A.α粒子轟擊

714N,生成B.92C.放射性β射線其實質是高速中子流,可用于醫學的放射治療D.核電站可通過限制中子數目來限制核反應猛烈程度二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)6.1905年,愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣,成功地說明白光電效應現象,提出了光子說。在給出與光電效應有關的四個圖像中,下列說法錯誤的是()A.圖甲中,當紫外線照射鋅板時,發覺驗電器指針發生了偏轉,說明鋅板帶正電,驗電器帶負電B.圖乙中,從光電流與電壓的關系圖像中可以看出,電壓相同時,光照越強,光電流越大,說明遏止電壓和光的強度有關C.圖丙中,若電子電荷量用e表示,ν1、νc、U1已知,由Uc-ν圖像可求得普朗克常量的表達式為h=UD.圖丁中,由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像可知該金屬的逸出功為E或hν07.氡具有放射性,其衰變方程為

86222Rn→84218Po+X+ΔE(ΔA.X為α粒子B.X為β粒子C.100個氡核經3.8天后還剩50個D.衰變后射出的X粒子與釙核(84218Po)的質量之和小于衰變前氡核8.氫原子光譜在可見光波段內有4條譜線,波長分別為λ1=410.2nm、λ2=434.0nm、λ3=486.1nm和λ4=656.3nm,它們是吸取光子能量的電子進入激發態后,干脆躍遷到n=2的能級時所釋放出的譜線。玻爾的氫原子能級圖如圖所示,則關于這四種光線,下列說法正確的是()A.在水中傳播速度最快的是波長為λ4的光線B.光子動量最大的是波長為λ1的光線C.若用13.06eV能量的光子照射一個處于基態的氫原子,則能觀測到全部四條譜線D.若分別用這四種光線照射逸出功為3.34eV的金屬,都無法產生光電子三、試驗題(本題共2小題,共20分)9.(5分)太陽內部持續不斷地發生2個質子和2個中子聚變為1個氦核

24He的熱核反應,已知質子、中子、氦核的質量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。核反應中釋放的核能ΔE=。若反應前質子和中子的動量分別為p1和p2,則氦核的動量為10.(15分)如圖所示是探討光電管產生的電流的電路圖,A、K是光電管的兩個電極,已知該光電管陰極的極限頻率為ν0,元電荷為e,普朗克常量為h。現將頻率為ν(大于ν0)的光照射在陰極上,則:(1)是陰極(填A或K),陰極材料的逸出功等于。

(2)加在A、K間的正向電壓為U時,到達陽極的光電子的最大動能為,將A、K間的正向電壓從零起先慢慢增加,電流表的示數的變更狀況是。

(3)為了阻擋光電子到達陽極,在A、K間應加上U反=的反向電壓。

(4)下列方法確定能夠增加飽和光電流的是。

A.照射光頻率不變,增加光強B.照射光強度不變,增加光的頻率C.增加A、K電極間的電壓D.減小A、K電極間的電壓四、計算題(本題共2小題,共32分)11.(14分)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(36Li),發生核反應后生成氚核和α粒子,生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度大小之比為7∶8,中子的質量為m,質子的質量可近似看作m,光速為(1)寫出核反應方程。(2)求氚核與α粒子的速度大小。(3)若核反應過程中放出的核能全部轉化為α粒子和氚核的動能,求出質量虧損。12.(18分)海水中含有豐富的氘,完全可充當將來的主要能源。兩個氘核的核反應產生一個

23He核和一個粒子X,其中氘核的質量為2.0130u,氦核的質量為3.0150u,中子的質量為1.0087u。(1u=931(1)寫出核反應方程;(2)求核反應中釋放的核能;(3)在兩個氘核以相等的動能0.35MeV進行對心碰撞,并且核能全部轉化為機械能的狀況下,求粒子X和氦核各自的動能。參考答案單元質檢十五近代物理1.B每個光子的能量E=hν=hcλ,設每秒激光器發出的光子數是n,則P×即P=nhcλ,所以n=Pλ2.Cα粒子散射試驗說明白原子具有核式結構,A錯誤;紫外線照射金屬板時能產生光電效應,換用綠光照射金屬板,若綠光的頻率大于或等于金屬板的截止頻率,也可以產生光電效應,驗電器金屬箔可能會張開,B錯誤;一群氫原子處于n=4的激發態,最多能輻射C42=6種不同頻率的光子,C正確;原子核C、B結合成3.C光子與電子的碰撞過程中,系統不受外力,也沒有能量損失,故系統動量守恒,系統能量也守恒。光子與電子碰撞后,電子能量增加,故光子能量減小,依據E=hν,光子的頻率減小,依據λ=cν,知波長變長,即λ<λ'4.D核裂變反應中確定有中子參加,則該反應方程錯誤,選項A錯誤;核反應過程中質量發生了虧損,但是質量數不變,選項B錯誤;在核反應中,核反應速度由參加反應的中子數目確定,限制棒通過插入的深度來調整中子的數目以限制鏈式反應的速度,選項C錯誤;我國現已建成的核電站發電的能量來自于重核裂變放出的能量,選項D正確。5.Dα粒子轟擊

714N,生成

817O,并產生了質子,選項A錯誤;926.AB當紫外線照射鋅板時,發覺驗電器指針發生了偏轉,發生光電效應后鋅板帶正電,所以驗電器也帶正電。故A錯誤,符合題意;圖乙中,從光電流與電壓的關系圖像中可以看出,電壓相同時,光照越強,光電流越大,說明飽和光電流與光的強度有關,不能說明遏止電壓和光的強度有關。故B錯誤,符合題意;依據Ekm=hν-W0=eUc解得Uc=hνe-hνce,斜率k=he=U1ν1+νc,則h=U1eν1+νc,故C正確,不符合題意;依據光電效應方程Ekm=hν-W0,當7.AD依據質量數和電荷數守恒可知,X的質量數為4,電荷數為2,可知X為α粒子,選項A正確,B錯誤;半衰期是大量原子核衰變的統計規律,對少數的原子核衰變不適用,選項C錯誤;由于反應放出核能,可知該核反應有質量虧損,則衰變后射出的X粒子與釙核(84218Po)的質量之和小于衰變前氡核8.ABD在水中傳播速度最快的是折射率最小的光線,也就是頻率最小、波長最長的,即波長為λ4的光線,選項A正確;依據p=hλ,則光子動量最大的是波長最小的,即波長為λ1的光線,選項B正確;若用13.06eV能量的光子照射一個處于基態的氫原子,則能使氫原子躍遷到n=5的能級,從n=5干脆躍遷到n=2的能級最多輻射3種光子即5到4,4到3,3到2,則不能觀測到全部四條譜線,選項C錯誤;逸出功為3.34eV的金屬對應的“極限波長”為λ0=hcW0=9.答案(2m1+2m2-m3)c22p1+2p2解析依據質能方程E=Δmc2,質量虧損為Δm=2m1+2m2-m3,故放出能量E=(2m1+2m2-m3)c2,依據動量守恒,反應后的動量為反應前的總動量p總=2p1+2p2。10.答案(1)Khν0(2)hν-hν0+eU慢慢增大,直至保持不變(3)hν-解析(1)K是陰極,陰極材料的逸出功等于hν0。(2)逸出光電子的最大初動能為hν-hν0;若加在A、K間的正向電壓為U時,到達陽極的光電子的最大動能為Ekm+eU=hν-hν0+eU,將A、K間的正向電壓從零起先慢慢增加,則到達陽極的光電子數慢慢增加,直到當全部光電子都能到達陽極時為止;則電流表的示數的變更狀況是慢慢增大,直至保持不變。(3)為了阻擋光電子到達陽極,在A、K間應加上反向電壓滿足:U反e=Ekm=hν-hν0解得:U反=hν(4)若增加飽和光電流,則須要增加單位時間射到陰極的光子數,即保持照射光頻率不變時,須要增大光強,故選A。11.答案(1)01n+36Li→13H解析(1)由題意可知,核反應方程為:

01n+(2)設中子的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得:mv=-3mv1+4mv2由題意得v1∶v2=7∶8解得:v1=711v,v2=811(3)氚核和α粒子的動能之和為Ek=12×3mv12+12釋放的核能ΔE=Ek由愛因斯坦質能方程得,質量虧損為:Δm=Δ12.答案(1)12H+12H(3)2.13MeV0.71MeV解析(1)核反應方程為:12H(2)核反應中的質量虧損為Δm=2mH-mHe-mn由ΔE=Δ