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(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)1．(2009年四川模拟)用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是()A．改用强度较小的黄光照射B．改用γ射线照射C．改用强度较强的绿光照射D．改用红外射线照射解析：选B.增大光电子的最大的动能只有增大入射光的频率．故B.2．(2010年北京崇文模拟)颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为Ca和Cb，且CaCb.当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光照射，则()A．不一定能发生光电效应B．光电子的最大初动能增加C．单位时间内发射的光电子数增加D．入射光强度增加解析：选B.由sinC＝1n可知nanb，则a光的频率小于b光的频率，因此B对．3．如图15－1所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面判断正确的是()A．射到b点的一定是α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的可能是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线解析：选C.γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D选项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即Eq＝Bqv.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调节电场强度和磁场强度使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对．4．(2010年北京顺义区模拟)下列说法中正确的是()A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收热量图15－1B.88226Ra(镭)衰变为86222Rn(氡)要经过1次α衰变和1次β衰变C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间解析：选D.质子与中子结合成氘核，需放出能量，A错误．根据质量数、电荷数守恒判断，只发生一次α衰变，B错误；β射线是原子核发生β衰变形成的，是由原子核中放出的电子，C错误；根据半衰期的概念，D正确．5．(2009年高考四川卷)氢原子能级的示意图如图15－2所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C．在水中传播时，a光较b光的速度小D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析：选C.由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v水＝cn，可知C正确．γ射线是原子核衰变而产生的，图15－2A错．E43E32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B错．能量大于或等于3.40eV的光才能使氢原子在n＝2的能级时发生电离，故D错．6．如图15－3所示为氢原子的能级图，氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时辐射a光子；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射b光子．下列说法正确的是()A．a光子的能量比b光子的能量大B．若在同种玻璃中传播，a光的传播速度比b光大C．若b光能使某金属发生光电效应，则a光一定不能使该金属发生光电效应D．在同一双缝干涉实验装置中，用a光照射双缝得到相邻亮纹的间距比用b光得到的相邻亮纹间距要宽解析：选BD.Ea＝E3－E2Eb＝E4－E2，A错误；由于a光子能量小于b光子能量，故a光频率小于b光频率，a光波长大于b光波长，据此判断B、D正确；若a光频率大于C项中金属的极限频率，则a光也能使该金属发生光电效应，C错误．7．(2008年高考上海卷)在下列4个核反应方程中，X表示质子的是()A．1530P―→1430Si＋XB.92238U―→90234Th＋XC．1327Al＋01n―→1227Mg＋XD．1327Al＋24He―→1530P＋X解析：选C.在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，图15－31530P―→1430Si＋10e,92238U―→90234Th＋24He,1327Al＋01n―→1227Mg＋11H，1327Al＋24He―→1530P＋01n，综上知C对．8．(2010年海淀模拟)月球上特有的能源材料23He，总共大约有100万吨，这是由于太阳风里带有大量中子打入月球表面的X粒子中，形成23He.月球表面稀薄气体里，每立方厘米中有数个23He分子，收集这些23He可以在月球建立23He发电站，其中X粒子应该为()A．25HeB．424HeC．323HeD．211H解析：选D.由X＋01n→23He可知X粒子为211H.9．(2010年福建厦门调研)下列说法正确的是()A．中子和质子结合成氘核时吸收能量B．放射性物质的温度升高，其半衰期减小C．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电解析：选C.中子和质子结合成氘核时放出能量．放射性物质的半衰期不受温度的影响．原子核经过一次α衰变核内的中子数减少2个，一次β衰变核内的中子数减少一个．γ射线的电离作用很弱，不可用来消除有害静电．10.(2010年湖南十二校联考)正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已知普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c.则生成的光子所形成的一束光射入折射率为n＝43的水中，其波长为()A.3h4mcB.2hmcC.9h4mcD.9h8mc解析：选D.由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能E＝2mc2，生成三个频率相同的光子，即3hν＝E，ν＝2mc23h，光在真空中波长λ0＝cν＝3h2mc，由n＝λ0λ得在水中的波长λ＝λ0n＝9h8mc，D正确．11．(2010年广东江门质检)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋1737Cl―→1837Ar＋－10e，已知1737Cl核的质量为36.95658u，1837Ar核的质量为36.95691u，－10e的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上信息，可以判断()A．中微子不带电B．中微子就是中子C．1737Cl和1837Ar是同位素D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV解析：选AD.在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而1737Cl和1837Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝(0.00055＋36.95691－36.95658)u＝0.00088u，而1u质量对应的能量为931.5MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088MeV≈0.82MeV，故D项正确．12．利用氦－3(23He)和氘进行的聚变安全、无污染、容易控制，月球上有大量的氦－3，每个航天大国都将获取氦－3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦－3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是：212H→23He＋01n＋3.26MeV.若有2g氘全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)A．0.5×3.26MeVB．3.26MeVC．0.5NA×3.26MeVD．NA×3.26MeV解析：选C.每两个氘核发生聚变，释放的核能为3.26MeV,2g氘核含有的核个数为22mol＝1mol，故释放的能量是NA×12×3.26MeV，即0.5NA×3.26MeV.二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)(2009年高考江苏卷)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H的核反应，间接地证实了中微子的存在．(1)中微子与水中的11H发生核反应，产生中子(01n)和正电子(＋10e)，即中微子＋11H―→01n＋＋10e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母)A．0和0B．0和1C．1和0D．1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即＋10e＋－10e―→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_________________________________________________.(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波长的大小．解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A正确．(2)由能量守恒有2E＝2mec2，所以E＝mec2＝9.1×10－31×(3.0×108)2J＝8.2×10－14J.反应过程中动量守恒且总动量为零．(3)粒子的动量p＝2mEk，物质波的波长λ＝hp由mn＞me，知pn＞pe，则λn＜λe.答案：(1)A(2)8.2×10－14遵循动量守恒(3)λn＜λe14．(10分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s，则(1)人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？(2)用这种波长的绿色光照射下列五种材料能产生光电效应的材料有几种？材料铯钙镁铍钛逸出功(×10－19J)3.04.35.96.26.6解析：(1)每个绿光光子的能量E0＝hν＝hcλ＝6.63×10－34×3.0×108530×10－9J＝3.8×10－19J最少须每秒射入6个绿光光子人眼才能察觉故P＝6E0t＝6×3.8×10－19W＝2.3×10－18W.(2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故只有一种．答案：(1)2.3×10－18W(2)1错误!15.(10分)(Ⅰ)放射性同位素614C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.614C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中614C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？(Ⅱ)1934年约里奥·居里夫妇用α粒子轰击静止的1327Al，发现了放射性磷1530P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．(1)写出这个过程的核反应方程式；(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．解析：(Ⅰ)由于生物活体通过新陈代谢，生物体614C与612C的比例和空气相同，都是固定不变的，但生物遗骸由于新陈代谢停止，614C发生衰变、614C与612C的比值将不断减小，由半衰期的定义得12．5%M0＝M0(12)tτ则tτ＝3，t＝3τ＝3×5730年＝17190年．(Ⅱ)(1)核反应方程式为：24