电子的发现及其重大意义
1．在阴极射线管（左为负）正上方平行放一根通有强电流的长直导线，则阴极射线将（ ）。
A．向纸内偏转 B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
2．下列说法正确的是（ ）。
A．电子是原子核的组成部分
B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的
C．电子电荷量的数值约为1.602×10－19
C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
3．汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是（ ）。
A．任何物质中均有电子
B．不同的物质中具有不同的电子
C．电子质量是质子质量的1
836倍
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
4．如图所示，电子在电势差为U1的电场加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（ ）。
A．U1变大，U2变大
B．U1变小，U2变大
C．U1变大，U2变小
D．U1变小，U2变小
5．向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图所示电流，电子的偏转方向为（ ）。
A．向上 B．向下
C．向左
D．向右
6．如图是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（ ）。
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
7．如图所示为测量某种离子的比荷的装置。让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子。这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速。然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点。已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计，求该离子的比荷。
8．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电。从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851
g/cm3，求油滴所带的电荷量，此电荷量是电子电荷量的多少倍？
参考答案
1．答案：B
2．答案：BC
解析：电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的。电子的电荷量与其质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比。
3．答案：AD
解析：汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种相同的粒子——即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量，由此可知A、D正确，B、C错误。
4．答案：B
解析：要使电子的偏转角变大，可以由两种途径：①减小U1使发射速度减小，从而增加偏转时间。②增大U2增加电场力，综合分析得B正确。
5．答案：A
解析：根据右手螺旋法则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的磁场，利用左手定则可知，电子向上偏转，选项A正确。
6．答案：B
解析：由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知B正确。
7．答案：
解析：离子在电场中①
离子在磁场中②
2R＝a③
解①②③得。
8．答案：8.02×10－19
C 5倍
解析：带电油滴静止→F合＝0F电→q。
小油滴质量
m＝ρV＝①
由题意知mg－Eq＝0②
由①②两式可得：
＝8.02×10－19C。
小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为
倍。拨开黑体辐射的疑云
1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ）。
2．已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子E的值为（ ）。
A． B．
C．
D．以上均不正确
3．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为（ ）。
A．
B．
C．
D．λPhc
4．下列叙述错误的是（ ）。
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
5．关于光的传播，下列说法中正确的是（ ）。
A．各种色光在真空中传播速度相同，在媒质中传播速度不同
B．各种色光在真空中频率不同，同一色光在各种媒质中频率相同
C．同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光在同一媒质中折射率相同
D．各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比在任何介质中波长都长
6．对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是（ ）。
A．太阳光是由各种单色光组成的复合光
B．在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为红光
C．在组成太阳光（可见光部分）的各单色光中，其能量子最大的光为紫光
D．组成太阳光的各单色光，其能量子都相同
7．由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，解释其原因。
8．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为多少？
参考答案
1．答案：A
解析：黑体辐射的本领随着温度的升高，一方面各种波长的辐射本领都增加，另一方面辐射本领的极大值向着波长较短的方向移动，所以A正确。
2．答案：A
解析：由光速、波长的关系可得出光的频率，从而E＝hν＝，故A选项正确。
3．答案：A
解析：每个光量子的能量E＝hν＝，每秒钟发光的总能量为P，则。
4．答案：B
解析：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，故A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确。
5．答案：ABD
解析：各种色光在真空中的传播速度都相同；同一介质对不同色光有不同的折射率，色光频率不变；同一色光在不同介质中波速不同，在不同介质中波长不同。
6．点拨：解本题的关键是正确理解能量的量子假说，也就是说能量是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。其中E＝hν，ν为电磁波的频率，h为普朗克常量。
答案：AC
解析：根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故A正确。根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光波长最长，紫光的波长最短，可以得出各单色光中能量最强的为紫光，能量最弱的为红光，即B、D错，C正确。
7．解析：由于宏观物质是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性，故我们平时看到的物体的温度升高或降低不是一段一段的，而是连续的。
8．答案：
解析：每个光量子的能量E＝hν＝，每秒钟发光的总能量为P，则。光谱分析在科学技术中的应用
1．月亮的光通过棱镜所得光谱是（ ）。
A．连续光谱 B．吸收光谱
C．明线光谱
D．以上说法都不对
2．以下说法正确的是（ ）。
A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
3．关于光谱和光谱分析的下列说法中，正确的是（ ）。
A．日光灯产生的光谱是明线光谱
B．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素
C．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
D．连续光谱是不能用来作光谱分析的
4．下列关于光谱的说法正确的是（ ）。
A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱
B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生线状光谱
D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱
5．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）。
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
6．如图甲所示的abcd为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为（ ）。
A．a元素
B．b元素
C．c元素
D．d元素
7．如图所示分光镜是用来观察光谱的仪器，现有红、绿、紫三种单色光组成的复色光由小孔S进入平行光管，那么在光屏MN上的P处是______光，Q处是______光，R处是______光。
8．光谱分析使用的光谱是________，光谱分析的优点是________。各种原子的发射光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是________的。因此这些亮线称为原子的________。
参考答案
1．答案：B
解析：月亮本身不发光，它发射太阳光，太阳光是吸收光谱，因此月亮的光是吸收光谱。
2．答案：B
解析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱，A项错；光谱分析的优点是灵敏而迅速，B项对；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行，C项错；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，故D错。
3．答案：D
解析：日光灯是管壁荧光粉发出的近乎白色的可见光，故A不正确；太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生吸收的光谱，正是太阳中存在的某种元素发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收，故B也不正确；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析月球的物质成分，C是错误的；光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来做光谱分析的，所以D正确。
4．答案：A
解析：由于通常看到的吸收谱中的暗线比线状光谱中的明线要少一些，所以B不对；而气体发光时，若是高压气体发光形成连续光谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故C也不对；甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，故D不对；所以只有A正确。
5．答案：BC
6．答案：B
解析：由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确。与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
7．答案：红 绿 紫
解析：分光镜是根据光的色散现象制成的，复色光通过三棱镜后，其偏折角不同，频率大的色光，偏折角大，故紫光的偏折角最大，而红光最小。
8．答案：发射光谱或吸收光谱 精度高 线状谱 不同 特征谱线粒子物理与宇宙的起源
1．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程。中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子。下面的说法中正确的是（ ）。
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
2．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克带电荷量为，d夸克的带电荷量为，e为元电荷量，下列论断可能正确的是（ ）。
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
3．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5
000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研究的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用（ ）。
A．γ射线具有很强的贯穿本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地
4．两个同位素原子符号分别为和，那么正确的是（ ）。
A．M＝N B．A＝B
C．M－A＝N－B
D．M－N＝A－B
5．质子和中子是由更基本的粒子“夸克”组成的，两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）。作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：
，
式中F0为大于零的常量，负号表示引力。用U表示夸克间的势能，令U0＝F0（r2－r1），取无穷远为势能零点。下列Ur图示中正确的是（ ）。
6．已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，下夸克带电为，e为电子的带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l＝1.5×10－15
m，试计算两相邻夸克之间的静电力。
7．现在，科学家们正在设法寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量和相同的电荷量，但电荷的电性相反。据此，若有反α粒子，则它的质量数为__________，电荷数为__________。
8．科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟内产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和。科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟。经模拟发现γ射线爆发时起源于一个垂死的星球的“塌缩”过程，只有星球“塌缩”时，才可以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量。
（万有引力常数G＝6.67×10－11
N·m2/kg2,1年时间约为3.15×107
s）
参考答案
1．答案：AB
2．答案：B
解析：质子带电荷量为，中子带电荷量为。
3．答案：AC
解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很高，甚至可以穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能杀死肿瘤细胞，综上所述，本题正确选项为A、C。
4．答案：B
解析：由于放射性同位素是一种物质，它们的质子数相同，但中子数不同，因此A＝B，M≠N，而M－A，N－B应为中子数；而M－N为核子数差，由于质子数相同，其差为中子数之差，由此可知B正确，A、C、D错误。
5．答案：B
6．答案：两上夸克间静电斥力为45.5
N 上夸克与下夸克间引力为22.8
N
解析：由库仑定律知两个上夸克之间的静电力为≈45.5
N，是斥力。
同理可得一个上夸克和一个下夸克间的库仑力是引力，F′＝22.8
N。
7．答案：4 －2
8．答案：1.8×1047
J
解析：r＝ct＝3×108×500
m＝1.5×1011
m，地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：，太阳的质量为＝2.0×1030
kg，
γ射线爆发所发出的能量：E＝Mc2＝2.0×1030×（3×108）2
J＝1.8×1047
J。裂变及其应用
1．现已建成的核电站发电的能量来自于（ ）。
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成（ ）。
A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
3．下列核反应中，表示核裂变的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
4．镉棒在核反应堆中所起的作用是（ ）。
A．使快中子变成慢中子
B．使慢中子变成快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
5．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（ ）。
A．反应堆中铀的质量是重要因素，与体积无关
B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子
C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生
D．能否发生链式反应与铀块的质量无关
6．铀裂变的产物之一氪是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆，这些衰变是（ ）。
A．1次α衰变，6次β衰变
B．4次β衰变
C．2次α衰变
D．2次α衰变，2次β衰变
7．已知在铀235裂变成钡和氪的过程中，质量亏损Δm＝0.215
3
u，则反应中平均每个核子释放的能量为多少？
8．原子反应堆的功率为104
kW,1
h消耗核燃料为8.75
g，已知每个铀235裂变时放出200
MeV的核能，求该燃料中铀235所占的百分比。
参考答案
1．答案：C
解析：核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量。重核裂变要在一定条件下才能进行，并能有效地进行控制，核电站利用这一反应放出的能量进行发电，将其转化成电能。
2．答案：A
解析：通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。
3．答案：B
解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子。
4．答案：D
解析：在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用。镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确。
5．答案：C
解析：使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变。如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确。
6．答案：B
解析：质量数未变，核电荷数增大4，故B对。
7．答案：0.86
MeV
解析：铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的能量不同，一般来说平均每个核子释放的能量为1MeV。由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量：
ΔE＝Δmc2＝0.215
3×931.5
MeV＝201
MeV
铀核中含有235个核子，所以平均每个核子释放的能量为＝0.86
MeV。
8．答案：5%
解析：反应堆每小时产生的能量为：
E＝Pt＝107×3
600
J＝3.6×1010
J
每个铀核裂变时放出的能量为：
E1＝2×108×1.6×10－19
J＝3.2×10－11
J
每小时需铀235的质量为：
m＝×235
g＝0.44
g
所占比例为×100%＝5%。量子论视野下的原子模型
1．处于基态的氢原子的能量值是－13.6
eV,4种光子的能量值如下，其中有几种光子能使基态的氢原子电离（ ）。
A．10.2
eV B．13.6
eV
C．13.9
eV
D．3.4
eV
2．原子的能量量子化现象是指（ ）。
A．原子的能量是不可以改变的
B．原子的能量与电子的轨道无关
C．原子的能量状态是不连续的
D．原子具有分立的能级
3．氢原子辐射出一个光子之后，根据玻尔理论，以下说法正确的是（ ）。
A．电子的动能减少，电势能增大
B．电子的动能增大，电势能减小
C．电子绕核旋转的半径减小，周期变小
D．电子绕核旋转的半径增大，周期变大
4．氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4
eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）。
A．40.8
eV
B．43.2
eV
C．51.0
eV
D．54.4
eV
5．氢原子从n＝4的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时，发出蓝光。当氢原子从n＝5的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时，不可能发出的是（ ）。
A．红外线
B．红光
C．紫光
D．γ射线
6．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1/n2，其中n＝2,3，…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（ ）。
A．
B．
C．
D．
7．大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89
eV、10.2
eV、12.09
eV。跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是______
eV（基态能量为－13.6
eV）。
8．已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝0.53×10－10
m，基态的能级值为E1＝－13.6
eV。
氢原子的能级
（1）有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态。画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线。
（2）计算这几条光谱线中最长的波长。
参考答案
1．答案：BC
解析：处于基态的氢原子要想电离，必须吸收大于或等于13.6
eV能量的光子，所以B、C正确。
2．答案：CD
解析：正确理解玻尔理论中量子化概念是解题关键。根据玻尔理论，原子处于一系列不连续的能量状态中，这些能量值称为能级，原子不同的能量状态对应不同的圆形轨道，故C、D选项正确。
3．答案：BC
解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即，电子运动的动能，由此可知，离核越远，动能越小。
氢原子辐射光子后，总能量减少。由于其动能，跃迁到低能级时，r变小，动能变大，因此总能量E等于其动能与电势能之和，故知电子的电势能减少。
氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式知，电子绕核运动的周期变小。
4．答案：B
解析：由能级图可知，43.2
eV不符合氦离子的能级差，故不能被氦离子吸收。
5．答案：ABD
解析：氢原子从n＝4的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时，发出蓝光，则氢原子从n＝5的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时发出的光子能量一定大于蓝光光子能量，所以不可能是红外线和红光；γ射线是原子核受激产生的，故也不可能是γ射线。紫光光子能量大于蓝光，故发出的可能是紫光。
6．答案：C
解析：根据激发态能量公式可知氢原子第一激发态的能量为，设能使氢原子从第一激发态电离的最大波长（设波长为λm）的光子能量为ΔE，则有＋ΔE＝0，且，联立解得，所以本题正确选项只有C。
7．答案：2 －1.51
8．答案：见解析
解析：（1）由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如能级图中所示。
（2）三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级。设波长为λ，
由
得m
＝6.58×10－7
m。原子核结构探秘
1．下列关于的叙述正确的是（ ）。
A．与H互为同位素
B．原子核内中子数为2
C．原子核外电子数为2
D．代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
2．
20世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子图是（ ）。
A．卢瑟福的α粒子散射实验装置
B．卢瑟福发现质子的实验装置
C．汤姆生发现电子的实验装置
D．查德威克发现中子的实验装置
3．若用x代表一个中性原子核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对的原子来说（ ）。
A．x＝90，y＝90，z＝234
B．x＝90，y＝90，z＝144
C．x＝144，y＝144，y＝90
D．x＝234，y＝234，z＝324
4．原子核的表示符号为，下列说法正确的是（ ）。
A．原子核的质量数为Z
B．原子的质量数为A
C．原子的质量数为Z
D．原子核的质子数为Z
5．关于质子与中子，下列说法正确的是（ ）。
A．原子核由质子和中子构成
B．质子和中子统称为核子
C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在
D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在
6．某种元素的原子核用表示，下列说法中正确的是（ ）。
A．原子核的质子数为Z，中子数为A
B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z
C．原子核的质子数为A，中子数为Z
D．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z
7．现在，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，据此，若反α粒子，它的质量数为____________，电荷数为__________。
8．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：
（1）镭核中质子数和中子数分别是多少？
（2）镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？
（3）若镭原子呈中性，它核外有多少电子？
参考答案
1．答案：C
解析：核内质子数为2，核内质子数为1。两者质子数不等，不是同位素，A错误；核内中子数为1，B错误，C正确；代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误。
2．答案：B
3．答案：B
解析：中性原子的核外电子数＝质子数＝90，中子数＝质量子－质子数＝234－90＝144，故选B。
4．答案：D
解析：原子核的符号中A表示质量数，Z表示质子数。
5．答案：ABC
解析：原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。
6．答案：B
解析：明确原子核的符号的含义：A——表示质量数，Z——表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确。
7．答案：4 －2
解析：α粒子是氦核，它是由两个质子和两个中子组成，故质量数为4，电荷数为2。而它的“反粒子”的质量数也是“4”，但电荷数为“－2”。
8．答案：（1）88 138 （2）1.41×10－17
C （3）88
解析：（1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。
（2）镭核的核电荷数和所带电荷量分别是
Z＝88 Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C。
（3）核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。让射线造福人类
1．下列关于一些物理学史的说法中，正确的是（ ）。
A．卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说
B．汤姆孙在α粒子散射实验中发现了电子
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子
D．约里奥·居里夫妇没有发现人工放射性
2．2000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100
m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视。几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因有（ ）。
①铀、钚等核废料有放射性 ②铀、钚等核废料的半衰期很长 ③铀、钚等重金属有毒性 ④铀、钚等核废料会造成爆炸
A．①②③
B．①②④
C．①③④
D．②③④
3．关于放射性同位素，以下说法正确的是（ ）。
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得
D．以上说法均不对
4．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。则（ ）。
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
5．如图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小；再在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变。则X可能是（ ）。
A．α和β的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．纯γ的放射源
6．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应并放出一个氦核后生成Z核，则下面说法正确的是（ ）。
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
7．1934年，约里奥居里夫妇在α粒子轰击铝箔靶时，除探测到预料中的中子外，还探测到正电子，α粒子停止轰击后，铝箔靶仍继续发射正电子，这是因为反应生成了放射性同位素。
（1）完成上述反应的核反应方程式
______＋；______
（2）放射性同位素的作用有________、__________。
8．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将为红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有作为示踪原子的血液。先将含有的血液4
cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20
min测量出其放射性强度为10
800
s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20
min
后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2
cm3，测出其放射性强度为5
s－1，则病人的血液体积为多少？
参考答案
1．答案：AC
2．答案：A
解析：射线对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸。所以A选项正确。
3．答案：AB
解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确；大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误。
4．答案：D
解析：放射性元素的原子核衰变的快慢用半衰期表示。半衰期的大小是由原子核的内部结构决定的，与原子核所处的物理状态和化学状态无关。不管该放射性元素放在什么地方，温度是高是低，是以单质形式存在还是以化合物的形式存在，该元素的半衰期均不变。本题只有选项D正确。
5．答案：C
解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力，正确理解计数器的计数率的含义，是解决本题的关键。在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故此时只有γ射线，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正确选项是C。
6．答案：CD
解析：设X原子核为，则根据题意应有
再据质量数和核电荷数的关系可得C、D正确，A、B错误。
7．答案：（1） （2）做放射性同位素电池 作为示踪原子
解析：核反应方程如下：
；
放射性同位素的作用有做放射性同位素电池、作为示踪原子。
8．答案：4
320
cm3
解析：由于标准样品与输入体内的的总量是相等的，因此两者的放射性强度与原子核的总数均是相等的。
设病人血液总体积为V
cm3，应有×5＝10
800。故V＝4
320
cm3。探究动量守恒定律
1．如图所示，A、B两个小球在光滑水平面上沿同一直线相向运动，它们的动量大小分别为p1和p2，碰撞后A球继续向右运动，动量大小为p1′，此时B球的动量大小为p2′，则下列等式成立的是（ ）。
A．p1＋p2＝p1′＋p2′ B．p1－p2＝p1′＋p2′
C．p1′－p1＝p2′＋p2
D．－p1′＋p1＝p2′＋p2
2．若一个物体（质量不变）的动量发生了变化，则物体运动的（ ）。
A．速度大小一定改变了
B．速度方向一定改变了
C．速度一定变化了
D．加速度一定不为零
3．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反，则碰撞后B球的速度大小可能是（ ）。
A．0.6v
B．0.4v
C．0.3v
D．0.2v
4．下列关于动量和动量守恒的说法，正确的是（ ）。
A．质量大的物体动量就大
B．物体的动量相同，说明物体的质量和速度的乘积大小相等，反之亦然
C．物体的运动状态发生了变化，其动量一定发生变化
D．系统动量守恒，动能不一定守恒，某一方向上动量守恒，系统整体动量不一定守恒
5．光滑水平面上两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前（ ）。
A．两球的质量相等
B．两球的速度大小相同
C．两球的动量大小相等
D．以上都不能断定
6．在下列各种现象中，动量守恒的是（ ）。
A．在光滑水平面上两球发生正碰，两球构成的系统
B．车原来静止在光滑水平面上，车上的人从车头走到车尾，人与车构成的系统
C．水平放置的弹簧，一端固定，另一端与置于光滑水平面上的物体相连，令弹簧伸长，使物体运动，物体与弹簧构成的系统
D．打乒乓球时，球与球拍构成的系统
7．（创新题）在光滑的水平面上有一辆静止的平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端，在连续敲打下，这辆车能持续地向右运动吗？
8．质量M＝100
kg的小船静止在平静的水面上，船头、船尾各站立着甲、乙两名游泳者，m甲＝40
kg，m乙＝60
kg。现在，甲、乙两人同时以相对于河岸3
m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的速度多大？方向如何？
参考答案
1．答案：BD
解析：因为水平面光滑，所以A、B两球组成的系统动量守恒。由于p1、p2、p1′、p2′均表示动量的大小，所以碰前的动量为p1－p2，碰后的动量为p1′＋p2′，B项对；经变形有－p1′＋p1＝p2′＋p2，D项对。
2．答案：CD
解析：根据Δp＝p2－p1＝mΔv可知，在质量不变的前提下，动量发生了变化，一定是速度发生了变化，速度变化就一定有加速度，所以选项C、D正确。
3．答案：A
解析：设碰后A球的速度大小为vA，B球的速度大小为vB，由动量守恒定律得，mv＝－mvA＋2mvB，解得vB＝0.5v＋0.5vA＞0.5v，应选A项。
4．答案：CD
解析：运动物体的质量和速度的乘积叫动量，表达式是p＝mv，动量是矢量，具有瞬时性，物体的动量相同，说明物体的质量和速度的乘积相等，但物体的质量和速度的乘积大小相等，动量方向不一定相同；物体的运动状态发生了变化，其速度一定发生了变化，其动量一定发生变化；故选项A、B错误，C正确；系统动量守恒，动能不一定守恒，某一方向上动量守恒，系统整体受的合力不一定为零，系统整体动量不一定守恒，选项D正确。
5．答案：C
解析：碰撞后总动量为零，则碰撞以前总动量也必为零，因此选项C正确。
6．答案：AB
解析：根据动量守恒定律的条件判断知A、B正确。
7．答案：车不能持续向右运动。
解析：将人、大锤和平板车看做一个系统，系统处在光滑水平面上，合外力为零，系统的总动量守恒。锤和车之间的作用力是系统内部的力，不能改变系统的总动量。系统的初动量是零，若是平板车在铁锤连续的敲击下持续向右运动，则系统的总动量将不为零，违背动量守恒定律。实际上把锤头举起时锤头向左运动，车就向右运动；锤头落下时向右运动，车就向左运动，用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就停下来。
8．答案：0.6
m/s，与甲的速度方向相同。
解析：在两人跃入水中时，甲、乙两人及小船组成的系统动量守恒，取乙的速度方向为正方向，则：m乙v－m甲v＋Mv1＝0
。
可见，小船的速率为0.6
m/s，方向与正方向相反，即方向与甲的速度方向相同。实物是粒子还是波
1．根据物质波理论，以下说法正确的是（ ）。
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被观察到，是因为它的波长太短
D．物质波是一种概率波
2．在中子衍射技术中，常用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距很相近。已知中子质量m＝1.67×10－27
kg，普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s，可以估算德布罗意波波长λ＝1.82×10－10
m的热中子动能的数量级为（ ）。
A．10－17
J B．10－19
J
C．10－21
J
D．10－24
J
3．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）。
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
4．利用金属晶格（大小约10－10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（ ）。
A．该实验说明了电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波长为
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
5．
2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨双缝干涉实验”装置进行电子干涉的实验。从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（ ）。
A．光具有波动性
B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性
D．微观粒子也是一种电磁波
6．关于物质波，下列认识错误的是（ ）。
A．任何运动的物体（质点）都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
7．一个电子（初动能视为零）经200
V电压加速，已知电子的质量为9.1×10－31kg，计算这个运动着的电子的波长，当它在原子中或原子附近运动时，能否产生衍射现象？
8．试比较电子和质量为10
g的子弹位置的不确定量范围。（设它们的速率为200
m/s，动量的不确定范围为0.01%）
参考答案
1．答案：BCD
解析：根据物质波理论，宏观物体和微观粒子都具有波动性，只是宏观物体的物质波波长太短，不易观察到它的波动性，物质波也是一种概率波，故正确选项是B、C、D。
2．答案：C
解析：据，，即有，代入数据可得动能数量级为10－21
J，故C正确。
3．答案：C
解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，有些行为（如光电效应）表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子。虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。故选项C正确，A、B、D错误。
4．答案：AB
解析：得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波长公式，
而动量，
两式联立得，B正确；
从公式可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长小，衍射现象相比电子不明显，故C、D错误。
5．答案：C
解析：该实验使用的是电子束，得到的是电子干涉条纹，故实验证明的是微观粒子也具有波动性。
6．答案：BD
解析：据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落的位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。综合以上分析知，本题应选B、D。
7．答案：8.7×10－11m 能产生衍射现象
解析：由，，
可得电子波长λ＝8.7×10－11m。
因原子大小的数量级为10－14～10－15m，
所以能产生衍射现象。
8．答案：电子的位置不确定范围是2.9×10－3
m，子弹是宏观粒子，位置确定。
解析：对电子Δpe＝0.01%p＝0.01%mv＝10－4×9.1×10－31×200
kg·m/s＝1.82×10－32
kg·m/s，
对子弹Δpz＝0.01%pz＝10－4×0.01×200
kg·m/s＝2×10－4
kg·m/s，
由不确定关系，对电子：＝2.9×10－3
m，
对子弹：＝2.6×10－31
m，这个数据比电子的小得多，因此说，子弹的位置是确定的，或者说不确定关系对宏观不成立。核能利用与社会发展
1．我国已建成投产和已开工兴建的核电站选址都在沿海岛屿，这主要是为了（ ）。
A．考虑辐射安全
B．便于核废料处理
C．便于运输设备
D．减小可能的核泄漏所造成的影响
2．下列说法中不正确的是（ ）。
A．是聚变
B．是裂变
C．是α衰变
D．是裂变
3．我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法：
①原子核中有92个质子，有143个中子
②的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程式为：
③是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期变短
④一个裂变能放出200
MeV的能量，合3.2×1011
J
以上说法中完全正确的有（ ）。
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026
J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（ ）。
A．1036
kg
B．1018
kg
C．1013
kg
D．109
kg
5．在核电站中，反应堆里铀核的裂变将________能转化为________能；蒸汽推动汽轮机运转，将________能转化为________；汽轮机带动发电机发电，将________能转化为________能。能量既不会________，也不会________，它只会从________，或者从________，而能量的总量保持不变，这就是能量的转化和守恒定律。
6．核电站中采用核反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。
（1）完成下列核反应方程式：＋反中微子（反中微子的质量数和电荷数均为零）
（2）写出核裂变反应和一般化学反应的不同点（请答3点）
（3）核电站在热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质，试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由。
7．人类利用和开发能源的过程体现了什么哲学道理？
8．有些核反应过程是吸收能量的。例如，在中，核反应吸收的能量Q＝[（mO＋mH）－（mX＋mN）]c2。在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。
参考答案
1．答案：D
解析：本题属环境科学，涉及物理知识、环保、防止核污染等问题。核电站的核心部分是核反应堆。在反应堆里利用中子有控制地轰击重核，使之发生裂变，使核能得到有控制的释放。反应堆外部有很厚的水泥防护层，用以吸收同时产生的中子流和其他辐射，在正常情况下核电站是安全的，但为了防止可能发生的意外失控，核电站的选址常在荒漠或人烟稀少的沿海小岛上，如果一旦发生核泄漏可尽可能减小由此造成的生态环境破坏对人群的影响程度。
2．答案：D
解析：解答本题的关键是正确理解衰变、裂变和聚变的含义，根据各核反应可知：A是轻核聚变，B是重核裂变，C是α衰变，故A、B、C都正确。而D项属于β衰变，不是裂变，在物理学中裂变指的是把重核分裂成两个或几个质量较小的核的过程，故选D。
3．答案：D
解析：由的质量数和电荷数关系易知①正确。由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确。半衰期不受外界因素干扰，故③错误。通过计算知④正确，故答案为D。
4．答案：D
解析：由质能方程ΔE＝Δmc2计算得≈4×109
kg，选项D正确。
5．答案：核 内 内 机械 机械 电 消灭 创生 一种形式转化成另一种形式 一个物体转移到另一个物体
6．答案：（1）
（2）对单位质量的物质而言，核裂变反应释放的能量远远大于化学反应释放的能量。
核反应是原子层次上的变化，而化学反应是分子层次上的变化（或核反应前后元素发生变化，化学反应前后则元素不变）
一种同位素不论处于何种价态，它们的核反应性质是相同的，而它们的化学性质是不同的
同一元素的不同同位素，它们的化学性质是相同的，但它们的核反应性质是不同的
（3）钠钾合金熔点低，常温下为液态，可在管道中自由流动；钠钾合金是热的良导体。
7．答案：（1）在实践过程中必须尊重客观规律
（2）人可以认识和利用规律
（3）人对自然的认识、对人与自然关系的认识在实践过程中不断深化
8．答案： 不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。涅槃凤凰再飞翔
1．光电效应实验中，下列表述正确的是（ ）。
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
2．下列选项正确的是（ ）。
A．波长较短的光如X射线或γ射线入射到散射物上，主要产生光电效应
B．波长较长的可见光或紫外光入射时，主要产生光电效应
C．波长较短的光如X射线或γ射线入射到散射物上，产生康普顿效应
D．是否发生光电效应或康普顿效应与入射光的波长无关
3．光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有（ ）。
A．入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大
C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9
s
D．当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比
4．下列对光子的认识，正确的是（ ）。
A．光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的粒子
B．光子说中的光子就是光电效应中的光电子
C．在空间传播中的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子
D．光子的能量跟光的频率成正比
5．光电效应的实验结论是：对于某种金属（ ）。
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
6．如图所示为一光电管的工作原理图，当用波长为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则（ ）。
A．换用波长为λ1（λ1＞λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流
B．换用波长为λ2（λ2＜λ）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
C．增加电路中电源的路端电压，电路中的光电流一定增大
D．将电路中电源的极性反接，电路中可能还有光电流
7．如图所示，一验电器与锌板相连，A处一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。
（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针______（选填“有”或“无”）偏转。
（3）实验室用功率P＝1
500
W的紫外灯演示光电效应。紫外线波长λ＝253
nm，阴极离光源距离d＝0.5
m，原子半径取r＝0.5×10－10m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数约为______。（已知h＝6.63×10－34J·s）
8．已知金属铯的极限波长为0.66
μm，用波长为0.05
μm的光照射铯金属表面，发射光电子的最大初动能为多少？铯金属的逸出功为多少？
参考答案
1．答案：CD
解析：只有当入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，如果入射光频率小于等于极限频率，不论光多么强也不会产生光电流，选项B错误、D正确；光电流的大小只与单位时间流过单位截面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短无关，选项A错误；遏止电压即反向截止电压，eU＝Ekm，Ekm＝hν－W，故eU＝hν－W，与入射光的频率有关，当改变入射光频率时，遏止电压也会变化，选项C正确。
2．答案：BC
解析：发生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长，D错。波长较短的光如X射线或γ射线入射到散射物上，产生康普顿效应。波长较长的可见光或紫外光入射时，主要产生光电效应。故B、C正确。
3．答案：ABC
解析：此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答。按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数目越多，被电子吸收的光子数目自然也多，这样产生的光电子数目也多。但是，光子不一定全部形成光电流，故应选A、B、C。
4．答案：CD
解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A、B选项错误而C选项正确。由E＝hν知，光子能量E与其频率ν成正比，故D选项正确。
5．答案：AD
解析：根据光电效应规律知，选项A正确；根据光电效应方程hν＝W＋知，对于某种金属（W不变），ν越大，光电子的最大初动能越大，选项C错，D对。
6．答案：BD
解析：用波长为λ的光照射阴极K，电路中有光电流，表明λ小于该金属的极限波长λ0，换用波长为λ1的光照射，虽然λ1＞λ，但是λ1不一定大于λ0，所以用波长为λ1的光照射时，可能仍有光电流，故A错误；用波长为λ2（λ2＜λ）的光照射阴极K时，因λ2＜λ＜λ0，故电路中一定有光电流，B对；如果电源的端电压已经足够大，阴极K逸出的光电子都能全部被吸引到阳极形成光电流，此时再增大路端电压，电路中的光电流也不再增大，C错；将电路中电源的极性反接，具有最大初动能的光电子有可能能够克服电场阻力到达阳极A，从而形成光电流，所以D正确。
7．答案：（1）减小 （2）无 （3）5
解析：（1）用紫外线照射锌板时发生光电效应，锌板因有光电子逸出而带正电，当用带负电的金属小球接触时中和了一部分正电荷，使验电器的带电荷量减小，指针偏角减小；（2）用黄光照射锌板不能发生光电效应，说明黄光的频率低于锌板的极限频率，而红外线的频率比黄光的频率还低，所以用红外线照射锌板时，验电器的指针无偏转；（3）因为紫外灯发光的能量分布在半径为d的球面上，所以由能量守恒有：，解得≈4.77≈5（个）。
8．答案：3.68×10－18
J 3×10－19
J
解析：由光子说可知，金属的逸出功在数值上就等于频率（波长）为极限频率（波长）的光子能量，即W＝hν0＝，再根据光电效应方程Ekm＝hν－W＝－W，可求得光电子的最大初动能。
铯的逸出功W＝＝3×10－19
J。
当用波长为λ＝0.05
μm的光照射金属时，光电子最大初动能为Ekm＝hν－W＝－W，
代入数值得Ekm＝3.68×10－18
J。核能来自何方
1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是（ ）。
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力
2．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2
MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是（ ）。
A．用能量小于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量等于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
C．用能量大于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2
MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
3．在下列四个核反应中，x表示中子的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
4．关于原子和原子核，下列说法正确的是（ ）．
A．原子核能发生β衰变，说明原子核内部存在电子
B．使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．若中子和质子结合成氘核质量亏损为Δm，则放出的光子的能量为Δmc2
D．按照玻尔理论，大量氢原子从n＝6能级向低能级跃迁时发出的光中，最容易发生衍射的光是由n＝6能级跃迁到n＝5能级产生的
5．对公式ΔE＝Δmc2，下列说法正确的是（ ）。
A．能量可以转化为质量
B．质量可以转化为能量
C．能量的转化与质量的转化是成比例的
D．在核反应中，能量与质量都不守恒
6．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（ ）。
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的能量
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
7．一个α粒子轰击一个硼变成一个未知粒子和碳14，还放出0.75×106
eV的能量，写出核反应方程式______________，反应过程中质量亏损为________
kg。
8．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.60
MeV的质子轰击静止的锂核，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9
MeV，已知质子、α粒子、锂核的质量分别取mp＝1.007
3
u、mα＝4.001
5
u。mLi＝7.016
0
u。
（1）写出核反应方程。
（2）通过计算说明ΔE＝Δmc2正确。（1
u＝1.660
6×10－27
kg）
参考答案
1．答案：D
2．答案：AD
3．答案：BCD
解析：可以利用质量数守恒和电荷数守恒判断。在核反应中可根据质量数守恒和电荷守恒，求出未知粒子的质量数和电荷数，只要该粒子的质量数为1，电荷数为0，那么就为中子，由此可以得出答案为B、C、D。
4．答案：CD
解析：衰变反应发生在原子核内部，原子核由质子和中子组成，选项A错误；放射性物质半衰期不随外界条件的改变而变化，选项B错误；由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，选项C正确；波长越大的光越容易发生衍射现象，即频率越低的光越容易发生衍射现象，选项D正确。
5．答案：C
解析：ΔE＝mc2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A、B错误，C正确。我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D错误。
6．答案：D
7．答案： 1.3×10－30
kg
解析：根据质量数守恒和电荷守恒可以写出核反应方程为；由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得，代入数据计算得Δm＝1.3×10－30
kg。
8．答案：（1）
（2）见解析
解析：（1）核反应方程为：
（2）核反应的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα
＝（7.016
0＋1.007
3－2×4.001
5）u＝0.020
3
u
由质能方程可得与质量亏损相当的能量：
ΔE＝Δmc2＝0.020
3×1.660
6×10－27×（3×108）2
J＝19.0
MeV
而系统增加的能量：
ΔE′＝E2－E1＝19.3
MeV
这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确。原子核的衰变
1．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（ ）。
A．α射线，β射线，γ射线
B．γ射线，β射线，α射线
C．γ射线，α射线，β射线
D．β射线，α射线，γ射线
2．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（ ）。
A．原子核全部衰变所需要的时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．原子量减少一半所需要的时间
D．元素质量减半所需要的时间
3．某原子核的衰变过程为：，则（ ）。
A．X的中子数比P的中子数少2
B．X的质量数比P的质量数多5
C．X的质子数比P的质子数少1
D．X的质子数比P的质子数多1
4．原子核X先经一次α衰变变成原子核Y，原子核Y再经一次β衰变变成原子核Z，则下列说法中不正确的是（ ）。
A．核X的中子数减核Z的中子数等于3
B．核X的质子数减核Y的质子数等于2
C．核Z的质量数比核X的质量数少2
D．原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数多2
5．科学家经过实验，发现在α粒子（氦核），p（质子）及n（中子）这3种粒子中，中子的穿透能力最强，质子次之，α粒子最弱。某同学对影响粒子穿透能力的因素提出了如下假设，合理的假设是（ ）。
A．穿透能力一定与粒子是否带电有关
B．穿透能力可能与粒子质量大小有关
C．穿透能力一定与粒子所带电荷量有关
D．穿透能力一定与质量大小无关，与粒子是否带电和所带电荷量有关
6．（2010·上海单科，8）某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（ ）。
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天
D．3.8天
7．碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天。
（1）碘131核的衰变方程：______（衰变后的元素用X表示）。
（2）经过________天有75%的碘131核发生了衰变。
8．某考古队发现一古生物骸骨。考古专家根据骸骨中的含量推断出了该生物死亡的年代。已知此骸骨中的含量为活着的生物体中的，的半衰期为5
730年。该生物死亡时距今约多少年？
参考答案
1．答案：B
解析：γ射线是高频电磁波，β射线是速度为光速十分之九的电子流，α射线是速度为光速十分之一的、质量较大的氦原子核，它们的穿透能力依次减弱。
2．答案：BD
解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同。放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，放射性元素的原子核的质量也减半，故选项B、D正确。
3．答案：D
解析：对两种衰变写出衰变方程：，由此知D正确。
4．答案：C
解析：根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少一个中子而增加一个质子但质量数不变。中性原子的电子数等于质子数。
5．答案：ABC
6．答案：D
解析：半衰期公式为，由题意知，，代入上式可解得，所以该元素的半衰期为：天＝3.8天，D项正确。
7．答案：（1） （2）16
解析：（1）衰变过程遵循核电荷数和质量数守恒，有
（2）根据半衰期的定义可知，经2个半衰期的时间即16天，共有的碘发生了衰变。
8．答案：11
460
解析：设古生物骸骨中含有的原来的质量为M，现在的质量为m，距今的时间为t。
由得
解得t＝11
460年。美妙的守恒定律
1．相向运动的A、B两辆小车相撞后，一同沿A原来的方向前进，这是由于（ ）。
A．A车的质量一定大于B车的质量
B．A车的速度一定大于B车的速度
C．A车的动量一定大于B车的动量
D．A车的动能一定大于B车的动能
2．在两个物体碰撞前后，下列说法中可以成立的是（ ）。
A．作用后的总机械能比作用前的小，但总动量守恒
B．作用前后总动量均为零，但总动能守恒
C．作用前后总动能为零，而总动量不为零
D．作用前后总动量守恒，而系统内各物体的动量增量的总和不为零
3．质量为m的小球A，在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰，碰撞后，A球的动能变为原来的1/9，那么碰撞后B球的速度大小可能是（ ）。
A． B．
C．
D．
4．在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球，它们的动能相等，已知甲球的质量大于乙球的质量，它们正碰后可能发生的情况是（ ）。
A．甲球停下，乙球反向运动
B．甲球反向运动，乙球停下
C．甲、乙两球都反向运动
D．甲、乙两球都反向运动，且动能仍相等
5．在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为p0的小钢球1与静止的小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2，则必有（ ）。
A．E1＜E0
B．p1＜p0
C．E2＞E0
D．p2＞p0
6．在光滑的水平面上有一质量为0.2
kg的球以5.0
m/s的速度向前运动，与质量为3.0
kg的静止木块发生碰撞，假设碰撞后木块的速度是v木＝4.2
m/s，则（ ）。
A．碰撞后球的速度为v球＝－1.3
m/s
B．v木＝4.2
m/s这一假设不合理，因而这种情况不可能发生
C．v木＝4.2
m/s这一假设是合理的，碰撞后小球被弹回来
D．v木＝4.2
m/s这一假设是可能发生的，但由于题给条件不足，v球的大小不能确定
7．如图，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起。以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v0。求弹簧释放的势能。
8．如图所示，滑块A的质量m＝0.01
kg，与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，用细线悬挂的小球质量均为m＝0.01
kg，沿x轴排列，A与第一只小球及相邻两小球之间的距离均为d＝2
m，线长分别为L1、L2、L3…（图中只画出三只小球，且小球和滑块均可看做质点），开始时，滑块以速度v0＝10
m/s沿x轴正方向运动，设滑块与小球碰撞时不损失机械能，碰撞后小球均恰好能在竖直面内完成完整的圆周运动，并再次与滑块正碰，取g＝10
m/s2。求：
（1）滑块能与几个小球碰撞？
（2）求出碰撞中第n个小球的悬线长Ln的表达式。
（3）滑块与第一个小球碰撞后的瞬间，悬线对小球的拉力为多大？
参考答案
1．答案：C
解析：总动量与A车的动量方向相同，因此A车的动量大于B车的动量。
2．答案：AB
解析：选项A是非弹性碰撞，成立；选项B是完全弹性碰撞，成立；选项C不成立，因为总动能为零其总动量一定为零；选项D，总动量守恒则系统所受合外力一定为零，若系统内各物体的动量增量不为零的话，则系统一定受到外力的作用，D错。
3．答案：AB
解析：设A球碰后的速度为vA，由题意：，则，碰后A的速度有两种可能，因此动量守恒为mv＝＋2mvB或mv＝－＋2mvB，解得或。
4．答案：AC
解析：由p2＝2mEk知，甲球的动量大于乙球的动量，所以总动量的方向应为甲球的初动量的方向，可以判断A、C正确。
5．答案：ABD
解析：根据动量守恒定律p0＝－p1＋p2，对球1有，，由于碰撞过程球1对球2做功，所以有E1＜E0，可以判断p1＜p0，p2＞p0，选项A、B、D正确，碰撞后总机械能不能增加，所以选项C错误。
6．答案：B
解析：根据动量守恒定律，mv＝m1v1＋m2v2，即0.2×5.0
m/s＝0.2v1＋3.0×4.2
m/s
得v1＝－58
m/s，这一过程不可能发生，因为碰撞后机械能增加了。
7．答案：
解析：设碰后A、B和C的共同速度的大小为v，由动量守恒得3mv＝mv0①
设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒得3mv＝2mv1＋mv0②
设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有
③
由①②③式得弹簧所释放的势能为
。
8．答案：（1）12 （2） （3）0.6
N
解析：（1）因滑块与小球质量相等且碰撞中机械能守恒，故滑块与小球碰撞后会交换速度，碰后小球在竖直面内做圆周运动，机械能守恒。可见，滑块只在滑动过程中损失机械能，设滑块滑行的总距离为s0，对滑块用动能定理得：－μmgs0＝0－，m＝25
m
（个）。
（2）设滑块与第n个小球碰撞前的速度为vn，第n个小球做圆周运动到最高点时的速度为vn′，则对滑块有：
－μmgnd＝①
碰撞后小球均恰好能在竖直面内完成圆周运动，故在最高点有：
②
对小球由机械能守恒定律得：
③
由①②③式得：。④
（3）设滑块做匀减速运动到第一个小球处与第一个小球碰撞前的速度为v1，
则：－μmgd＝⑤
滑块与小球碰撞过程动量、动能守恒，所以碰后滑块与小球会交换速度，即滑块速度为零，小球速度为v1，则T－mg＝⑥
由④式得：（m）⑦
由⑤⑥⑦三式得：T＝0.6
N。探究动量变化与冲量的关系
1．下列说法正确的是（ ）。
A．动能变化的物体，动量一定变化
B．动能不变的物体，动量一定不变
C．动量变化的物体，动能一定变化
D．动量不变的物体，动能一定不变
2．（2011·延边高二检测）放在水平桌面上的物体质量为m，用一个大小为F的水平推力推它t秒，物体始终不动，那么t秒内，推力对物体的冲量大小是（ ）。
A．F·t B．mg·t
C．0
D．无法计算
3．某物体受到总冲量为一6
N·s的作用，则（ ）。
A．物体动量的变化量一定与规定的正方向相反
B．物体原来的动量方向一定与这个冲量方向相反
C．物体的末动量一定是负值
D．物体的动量一定减小
4．物体受到的冲量越大，则（ ）。
A．它的动量一定越大
B．它的动量变化一定越快
C．它的动量的变化量一定越大
D．它所受到的作用力一定越大
5．下列对几种物理现象解释正确的是（ ）。
A．钉钉子时用铁锤，是因为铁锤和钉子之间的作用时间短，作用力大
B．房间铺设地板砖时用橡皮锤，是因为橡皮锤和地板砖之间的作用时间长，作用力小
C．推车时推不动，是因为合力的冲量为零
D．动量相同的两个物体受到相同的制动力作用，质量小的先停下来
6．（创新题）立定摸高的高度等于手臂伸直时手指尖到脚底的距离。一同学立定摸高的高度为2.2
m，若他跳跃起来摸高，跳跃接触地面时对地面的压力为自身重力的2.5倍，和地面的接触时间为0.2
s，则他跳跃摸高的高度约是多高？（取g＝10
m/s2）
7．在粗糙的水平地面上，用水平恒力F＝10
N推动质量为m＝1
kg的物体，由静止开始运动，经过1
s撤去外力F，物体又滑行了2
s停下，则物体与水平面间的动摩擦因数是多大？（取g＝10
m/s2）
参考答案
1．答案：AD
解析：动能是标量，它只与物体的质量和速度大小有关；而动量是矢量，它除与物体质量和速度大小有关外，还和物体速度方向有关。
2．答案：A
解析：力的冲量由力与力的作用时间决定，与物体的运动状态无关。
3．答案：A
解析：物体受到的冲量为负值，说明此冲量的方向与规定的正方向相反，但是冲量的方向和初动量的方向无关，所以不能确定初末动量的方向，只能确定动量改变量方向。
4．答案：C
解析：由动量定理，可知冲量总是等于物体动量的变化量，与物体的动量无关。
5．答案：ABC
解析：根据动量定理，Δp一定的情况下，t越小，F越大；t越大，F越小。钉钉子需要较大的力，铺地板砖需要较小的力，故A、B的说法都是正确的。推车时推不动，车受的外力的合力为零，合力的冲量为零，动量不变化，所以车不动，C对。由知，Δp相同，F相同，则t也相同，故D错误。
6．答案：2.65
m
解析：人跳跃起来摸的高度等于立定时摸的高度再加上人跳跃的高度，人的跳跃可看做竖直上抛运动。设该同学跳跃离地时的速度为v，取向上为正方向，对该同学和地接触的瞬间用动量定理得：（2.5mg－mg）t＝mv，
v＝1.5gt＝1.5×10×0.2
m/s＝3.0
m/s，
。
所以人跳跃摸高的高度H＝h＋h0＝2.65
m。
7．答案：0.33
解析：对物体运动的整个过程用动量定理得：Ft1－μmg（t1＋t2）＝0，
。光是波还是粒子
1．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（ ）。
A．使光子一个一个的通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样
B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
2．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（ ）。
A．图像（a）表明光具有粒子性
B．图像（c）表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图像
D．实验表明光是一种概率波
3．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（ ）。
A．最短波长为 B．最长波长为
C．最小频率为
D．最大频率为
4．在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是（ ）。
A．到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率大
B．到达暗纹处的概率比到达亮纹处的概率大
C．该光子可能到达光屏的任何位置
D．以上说法均有可能
5．关于光的本性，以下说法中正确的是（ ）。
A．光的频率越大，光子的能量越小
B．光的波长越长，光的频率也越大
C．光的颜色与光的频率无关
D．光既具有波动性，又具有粒子性
6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则（ ）。
A．，p＝0
B．，
C．，p＝0
D．，
7．在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果证明，如果曝光时间不太长，底片上出现________；如果曝光时间足够长，底片上出现__________。
8．20世纪20年代，剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图所示，小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对此照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10－13
J。
（1）假设起作用的光波长约为500
nm，计算从一个光子到达和下一个光子到达所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离；
（2）如果当时实验用的箱子长为1.2
m，根据（1）的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？
参考答案
1．答案：AD
解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。
2．答案：ABD
解析：图像（a）表明单个光子的运动落点无规律，表现出光的粒子性，选项A正确；图像（c）表明大量光子运动的规律表现出光的波动性，选项B正确；用任意单色光做实验都能得到类似的结果，选项C错误；实验表明光子到达各个地方的几率不一样，光是一种概率波，选项D正确。
3．答案：D
解析：波长最短的光子能量最大，其能量E＝hν＝＝eU，所以，，D项正确。
4．答案：AC
解析：根据概率波的含义，一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率要大得多，但并不是一定能够到达亮纹处，故A、C正确。
5．答案：D
解析：根据E＝hν知，光子的频率越大，光子的能量越大，A错误；根据知，光的波长越长，光的频率越小，B错误；不同频率的光颜色不同，光的颜色与光的频率有关，C错误；光具有波粒二象性，D正确。
6．答案：D
解析：根据E＝hν，且，c＝λν可得X射线每个光子的能量为，每个光子的动量为。
7．答案：无规则分布的光点 规则的干涉图样
解析：解此类题的关键是要理解以下知识要点：（1）光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性。（2）光的波动性在光的传播过程中表现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；光的粒子性在它与物质相互作用时表现出来，光子具有一定的能量（E＝hν）和动量（）。在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，形不成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性。点子分布看似无规则，但在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验规律；如果曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹。在干涉条纹中亮度大的地方，也就是光子到达机会多的地方。所以，这种意义上，可以把光的波动性看做表明光子运动规律的一种概率波。
8．答案：（1）8.0×10－7
s 2.4×102
m （2）见解析
解析：（1）对于λ＝500
nm的光子能量为
E＝hν＝＝6.63×10－34×J＝4.0×10－19
J。
因此每秒到达底片的光子数为＝1.25×106（个）。
如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是
＝8.0×10－7
s。
两相邻光子间平均距离为s＝c·Δt＝3.0×108×8.0×10－7m＝2.4×102
m。
（2）由（1）的计算结果可知，两光子间距为2.4×102
m，而箱子长只有1.2
m，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动，这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性，因此，衍射图形的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域。这个实验支持了光波是概率波的观点。聚变与受控热核反应
1．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法正确的是（ ）。
A．它们都是利用核聚变释放原子能的
B．它们都是利用核裂变释放原子能的
C．裂变和聚变的核燃料都可以是纯铀235
D．一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能
2．下列核反应中属于核聚变的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
3．一个质子和一个中子聚变组合成一个氚核，同时辐射出一个γ光子。已知质子、中子、氚核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常数为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）。
A．核反应方程是
B．聚变反应的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子能量E＝（m3－m1－m2）c
D．γ光子的波长
4．原子核聚变渴望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为＋43.15
MeV，由平衡条件可知（ ）。
A．k＝1，d＝4
B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6
D．k＝2，d＝3
5．央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”（如图所示），它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是（ ）。
A．
B．
C．
D．
6．科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于聚变下列表述正确的是（ ）。
A．聚变反应不会释放能量
B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损
D．目前核电站都采用聚变反应发电
7．已知4个氢核聚变成1个氦核，放出2个正电子。
（1）写出这个核反应方程；
（2）若1
g氢完全聚变，它放出的核能相当于多少优质煤完全燃烧放出的化学能？已知优质煤的热值为3.34×107
J/kg。
8．已知氘核质量为2.013
6
u，中子质量为1.008
7
u，核的质量为3.015
0
u。
（1）写出两个氘核结合成的核反应方程。
（2）计算上述核反应中释放的核能。
（3）若两个氘核以相等的动能0.35
MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
参考答案
1．答案：B
解析：现在我国的核电站是利用核裂变，可控热核反应还在实验阶段，故答案为B。
2．答案：A
解析：B项是衰变，C项是裂变；D项是人工转变；A项是轻核聚变。
3．答案：B
解析：A项中核反应方程不满足质量数守恒，错误。B项中Δm正好是结合前核子总质量与原子核质量之差，正确。由质能方程可知辐射出的γ光子的能量为E＝（m1＋m2－m3）c2，C项错误。由c＝λν及E＝hν得，γ光子的波长为，故D错。
4．答案：B
解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知解得，B对。
5．答案：B
6．答案：B
解析：聚变反应是轻核变为中等质量核的反应，发生质量亏损，释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。
7．答案：（1） （2）1.8×104
kg
解析：（1）核反应方程为。
（2）查出氢核、氦核和正电子的质量为mH＝1.672
65×10－27
kg，mHe＝6.644
939×10－27
kg，me＝9.11×10－31
kg
则聚变反应的质量亏损为Δm＝4mH－mHe－2me
又由质能方程ΔE＝Δmc2
代入数据解得ΔE＝3.95×10－12
J
1
g氢完全聚变放出的核能为
Q＝×3.95×10－12
J＝5.90×1011
J
设这些核能相当于质量为m的优质煤完全燃烧放出的化学能，则
m＝kg≈1.8×104
kg。
8．答案： （2）3.26
MeV （3）0.99
MeV 2.97
MeV
解析：（1）核反应方程为。
（2）由题给条件可求出质量亏损为
Δm＝2.013
6
u×2－（3.015
0
u＋1.008
7
u）＝0.003
5
u
释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003
5×931.5
MeV＝3.26
MeV。
（3）该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为核和中子的动能。若设核和中子的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，则由动量守恒及能量守恒定律得
0＝m1v1＋m2v2
2Ek0＋ΔE＝Ek1＋Ek2＝
Ek0＝0.35
MeV
ΔE＝3.26
MeV
解得Ek1＝0.99
MeV Ek2＝2.97
MeV。动量守恒定律的案例分析
1．（创新题）如图所示，一光滑水平地面上静止着木板ab，一人站在木板的a端，当他由静止开始从木板的a端走到b端时，下列四个图可能正确的是（M、N表示木板静止时a、b对应的点）（ ）。
2．质量相同的三个小球a、b、c在光滑水平面上以相同的速率运动，它们分别与原来静止的三个球A、B、C相碰（a与A、b与B、c与C）后，c球继续沿原方向运动，b球静止不动，a球被弹回向反方向运动。如果它们在碰撞过程中动量守恒，则碰撞后A、B、C三球中动量最大的是（ ）。
A．A球
B．B球
C．C球
D．由于A、B、C三球质量未知，故无法判定哪个球动量最大
3．一列火车共有n节车厢，各节车厢质量相等，相邻车厢间留有空隙，首端第一节车厢以速度v向第二节撞去，并连接在一起，然后再向第三节撞去，并又连接在一起，这样依次撞下去，使n节车厢全部运动起来，那么最后火车的速度是（铁轨对车厢的摩擦不计）（ ）。
A．v
B．nv
C．
D．n2v
4．A、B两物体发生正碰，碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动，其位移—时间图像（st图）如图中A、D、C和B、D、C所示。由图可知，物体A、B的质量之比为（ ）。
A．1:1
B．1:2
C．1:3
D．3:1
5．一质量为m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为Ek，突然在空中炸成质量相同的两块，其中一块向后，动能为，另一块向前，则向前的一块动能是（ ）。
A．
B．
C．
D．
6．装有炮弹的炮车总质量为M，一枚炮弹的质量为m，炮弹射出时对地的速度为v0，速度方向和水平方向间的夹角为θ，若不计炮车和水平地面间的摩擦，则在发射一枚炮弹时炮车后退的速度为（ ）。
A．
B．
C．
D．
7．（创新题）如图所示，质量为m、半径为R的小球，放在半径为2R、质量为2m的大空心球内。大球开始静止在光滑的水平面上，当小球从图示位置无初速度地沿大球内壁滚到最低点时，大球移动的距离是多少？
8．火箭喷气发动机每次喷出m＝200
g的气体，喷出气体相对于地面的速度为v0＝1
000
m/s，设火箭的初始质量M＝300
kg，初速度为零；发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭1
s末的速度是多大？
参考答案
1．答案：D
解析：板和人在运动过程动量守恒，当人向前走动时，板要向后滑动，故B、C错误。人走到木板b端时，他相对于地面应该有向右的位移，木板相对于地面有向左的位移，故A错误，D正确。
2．答案：A
解析：设a、b、c三球碰前动量为mv，A、B、C三球初动量均为零。则碰后动量分别是：a球为－mva，b球为0，c球为mvc，A球为pA，B球为pB，C球为pC。对a、A球组成的系统：mv＝pA－mva。
pA＝mv＋mva①对b、B球组成的系统：mv＝pB＋0，
pB＝mv②
对c、C球组成的系统：mv＝pC＋mvc，
pC＝mv－mvC③比较①②③三式可得A正确。
3．答案：C
解析：n节车厢的碰撞满足动量守恒，即mv＝nmv′，得最后火车的速度。
4．答案：C
解析：由图像知：碰前vA＝4
m/s，vB＝0。碰后v′A＝v′B＝1
m/s，由动量守恒可知mAvA＋0＝mAvA′＋mBvB′，解得mB＝3mA，故选项C正确。
5．答案：B
解析：设炮弹的初速度为v0，则，
由动量守恒得，
。
解得。
所以B正确。
6．答案：C
解析：把发射的炮弹和炮车看做一个系统，此系统在发射炮弹时，水平方向不受外力作用，故水平方向动量守恒，设
炮车后退的速度为v′，以炮车后退的方向为正方向，则：（M－m）v′－mv0cos
θ＝0，，C正确。
7．答案：
解析：把大球和小球看做一个系统，该系统在两球运动过程中水平方向所受外力的合力为零，故系统在运动过程中水平方向动量守恒。由动量守恒定律得：mv1＝Mv2，可转化为ms1＝Ms2①
s1＋s2＝R②
解①②组成的方程组得。
8．答案：13.5
m/s
解析：选火箭和1
s内喷出的气体为研究对象，设火箭1
s末的速度为v,1
s内共喷出的气体的质量为20m，选火箭前进的方向为正方向，由动量守恒定律有
（M－20m）v－20mv0＝0，解得：
故火箭1
s末的速度约为13.5
m/s。原子模型的提出
1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（ ）。
A．α粒子的散射实验
B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现
D．质子的发现
2．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的是（ ）。
3．下列对原子结构的认识中，正确的是（ ）。
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外运动，库仑力提供向心力
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子核的直径大约是10－10
m
4．在图中画出了α粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是α粒子的径迹的是（ ）。
A．a
B．b
C．c
D．d
5．如图为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法正确的是（ ）。
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
6．如图所示，实线表示金原子核电场的等势面，虚线表示α粒子在金原子核电场中散射时的运动轨迹，设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为Ea、Eb、Ec，则（ ）。
A．va＞vb＞vc，Eb＞Ea＞Ec
B．vb＞vc＞va，Eb＜Ea＜Ec
C．vb＞va＞vc，Eb＜Ea＜Ec
D．vb＜va＜vc，Eb＞Ea＞Ec
7．
1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了______（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为1
MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为______m/s。（质子和中子的质量均为1.67×10－27
kg,1
MeV＝1×106
eV）
8．氢原子核外电子的电荷量为e，它绕核运动的最小轨道半径为r0，试求出电子绕核做圆周运动时的动能，以及电子所在轨道处的电场强度的大小。若已知电子质量为m，则电子绕核运动的向心加速度为多大？
参考答案
1．答案：A
解析：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。
2．答案：A
解析：α粒子在靠近金原子核时，离核越近，所受库仑斥力越大，偏转角度越大，根据这个特点可以判断出只有A正确。
3．答案：ABC
解析：原子由位于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速运转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C项正确；根据α粒子散射实验可知原子核直径的数量级为10－15
m，而原子直径的数量级为10－10
m，故A项对，D项错。
4．答案：BD
解析：α粒子与金原子均带正电，互相排斥，故不可能沿轨迹c运动；a轨迹弯曲程度很大，说明受到的库仑力很大，但α粒子离核较远，故a轨迹不可能存在，而b轨迹正确；d轨迹是α粒子正对金原子核运动时的情况。
5．答案：ABD
解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故A正确；少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光会逐渐减小，因此B、D正确，C错。
6．答案：D
解析：金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金原子核的过程中需不断克服库仑斥力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金原子核的过程中库仑斥力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小。故D正确。
7．答案：大 6.9×106
解析：由得m·s－1＝6.9×106
m·s－1。
8．答案：
解析：建立经典原子模型，电子绕原子核做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供
由牛顿第二定律：，得
由点电荷的场强公式，得
由牛顿第二定律知，所以有
