作業(yè)16近代物理選擇題每小題3分。1.(2024浙江模擬)1909年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的助手蓋革和馬斯頓進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn),散射的α粒子由

84210Po衰變得到,其半衰期是138天,可衰變?yōu)?/p>

82206PbA.α粒子散射可以用來估算原子半徑B.α粒子射入金箔受到核力發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.84210Po的比結(jié)合能小于

D.經(jīng)過276天1kg的放射性材料質(zhì)量虧損為0.75kg2.(2024山東濟(jì)南二模)鎳63(2863Ni)核電池是一種利用鎳63同位素進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的裝置,工作原理基于鎳63同位素的放射性衰變,其半衰期為100.1年,在衰變過程中,鎳63同位素會(huì)釋放出一個(gè)高能電子,同時(shí)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的銅63(2963Cu)同位素。核電池中含有大量的鎳63同位素,當(dāng)這些同位素發(fā)生衰變時(shí),釋放出的高能電子會(huì)被捕獲并導(dǎo)入電路中,A.鎳63的衰變方程為

2863NiCu+B.鎳63的比結(jié)合能小于銅63的比結(jié)合能C.鎳63的衰變是由強(qiáng)相互作用引起的D.100個(gè)鎳63經(jīng)過200.2年還剩下25個(gè)3.(多選)(2024浙江溫州三模)如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖,發(fā)光二極管發(fā)出的光頻率為ν0。將掃描筆筆口打開,在條形碼上勻速移動(dòng),遇到黑色線條光幾乎全部被吸收,遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面(截止頻率0.8ν0)上,產(chǎn)生光電流,如果光電流大于某個(gè)值,會(huì)使信號(hào)處理系統(tǒng)導(dǎo)通,將條形碼變成一個(gè)個(gè)脈沖電信號(hào)。下列說法正確的是()A.掃描筆在條形碼上移動(dòng)的速度會(huì)影響相鄰脈沖電信號(hào)的時(shí)間間隔B.頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面上立刻產(chǎn)生光電子C.若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為1.2ν0的光,則一定無法識(shí)別條形碼D.若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為0.5ν0的光,掃描筆緩慢移動(dòng),也能正常識(shí)別條形碼4.(2024浙江溫州期末)如圖為工業(yè)生產(chǎn)中光電控制設(shè)備常用的光控繼電器的示意圖,電路中的光電管陰極K上涂有下表中的某種金屬。表中列出了四種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率?，F(xiàn)用波長(zhǎng)為500nm的綠光照射光電管陰極K,鐵芯M磁化,吸引銜鐵N。下列說法正確的是()金屬鉀鈣鈹金截止頻率/1014Hz5.447.739.5411.70A.光電管陰極K上可以涂有金屬金B(yǎng).增大電源電壓,鐵芯M磁性可能不變C.增大電源電壓,用波長(zhǎng)為650nm的紅光照射陰極K也可使鐵芯M磁化D.用紫光照射陰極K時(shí)逸出的任一光電子的初動(dòng)能一定比用綠光照射陰極K時(shí)逸出的任一光電子的初動(dòng)能大5.研究X射線被較輕物質(zhì)散射時(shí)發(fā)現(xiàn),散射的X射線中除了有波長(zhǎng)與入射波長(zhǎng)相同的成分外,還有波長(zhǎng)大于入射波長(zhǎng)的成分,這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。如圖所示,在真空中,入射波長(zhǎng)為λ0的光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞。碰后光子傳播方向與入射方向夾角為37°,電子運(yùn)動(dòng)方向與光子入射方向夾角為53°。cos37°=0.8,cos53°=0.6,下列說法正確的是()A.該效應(yīng)說明光具有波動(dòng)性B.碰撞后光子的波長(zhǎng)為1.25λ0C.碰撞后電子的德布羅意波長(zhǎng)為0.6λ0D.碰撞后光子相對(duì)于電子的速度大于3×108m/s6.(多選)氦-3是地球上很難得到的清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料。普通水中含有質(zhì)量約0.015%的半重水(普通水H2O的兩個(gè)氫中的一個(gè)被氘核取代),使兩個(gè)氘核通過反應(yīng)

12H+12HHe+01n發(fā)生聚變產(chǎn)生氦-3,已知氘核的質(zhì)量是3.3436×10-27kg,氦-3的質(zhì)量是5.0064×10-27kg,中子的質(zhì)量是1.6749×10-27kg,19g半重水含有6.02×1023個(gè)氘核,若一天內(nèi)“燒”掉A.發(fā)生聚變反應(yīng)后比結(jié)合能減小B.聚變反應(yīng)前后質(zhì)量守恒但能量不守恒C.兩個(gè)氘核聚變后釋放的能量約為3.3MeVD.所有氘核聚變后可獲得約14.6kW的平均功率7.(多選)氘核聚變反應(yīng)的方程為

12H+12HX+01n。已知氘核的質(zhì)量為m1,比結(jié)合能為E,中子的質(zhì)量為m2,反應(yīng)中釋放的核能為ΔE,A.反應(yīng)產(chǎn)物X為

2B.X核的質(zhì)量為ΔEc2+m2-C.X的比結(jié)合能為43E+D.要使該聚變反應(yīng)發(fā)生,必須克服兩氘核間巨大的庫侖斥力8.(多選)(2024浙江金華一模)在雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中,用波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩束單色光同時(shí)入射雙縫干涉裝置,在觀察屏上形成干涉條紋。波長(zhǎng)為λ1的光的干涉條紋間距大于波長(zhǎng)為λ2的光的干涉條紋間距。已知普朗克常數(shù)為h,光速為c。下列表述中,下標(biāo)“1”代表波長(zhǎng)為λ1的光,下標(biāo)“2”代表波長(zhǎng)為λ2的光。則下列說法正確的是()A.兩單色光的光子動(dòng)量之比pB.當(dāng)兩束單色光從玻璃射向真空時(shí),其臨界角的正弦之比sinC.若波長(zhǎng)為λ1和λ2的這兩束光分別是由處在n=3和n=5激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到n=2激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的,則兩束光的頻率之比ν1ν2約為D.若這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能之差Ek2-Ek1=hc19.(多選)(2024浙江期末)康普頓在研究X射線通過實(shí)物物質(zhì)發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中除了有波長(zhǎng)與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外,還有波長(zhǎng)大于λ0的成分,這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)中,光子與電子相撞時(shí)就像兩個(gè)小球發(fā)生彈性碰撞,電子被撞飛的同時(shí)也獲取了一部分光子的能量,所以散射后光子能量會(huì)變小,波長(zhǎng)會(huì)變大。已知入射光子波長(zhǎng)為λ0,光速為c,普朗克常量為h,電子質(zhì)量為m,忽略電子的初始動(dòng)能和相對(duì)論效應(yīng),假設(shè)光子與電子發(fā)生碰撞后散射角度為180°(即被彈回),下列說法正確的是()A.入射光子的能量為hcB.入射光子的動(dòng)量為hC.入射光子的質(zhì)量為hD.碰后電子的速度為c210.氫原子能級(jí)如圖甲所示,一群處于高能級(jí)的氫原子,向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出多種可見光,分別用這些可見光照射圖乙電路的陰極K,其中3種可見光光電流I隨電壓U變化的圖線如圖丙所示,已知可見光波長(zhǎng)范圍約為400nm到760nm,a光的光子能量為2.86eV。則()甲乙丙A.氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出6種頻率的可見光B.當(dāng)滑片P向e端移動(dòng)時(shí),光電流I將增大C.a光照射陰極得到的光電流最弱,所以a光光子動(dòng)量最小D.圖丙中3條圖線對(duì)應(yīng)的遏止電壓,一定有|Ub-Uc|≤0.97V

參考答案作業(yè)16近代物理1.C【解析】α粒子散射可以用來估算原子核的半徑,而不是原子半徑,故A錯(cuò)誤;α粒子射入金箔,受到金原子中的帶電粒子的庫侖力,發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B錯(cuò)誤;由于

82206Pb比

84210Po穩(wěn)定,所以

84210Po的比結(jié)合能小于

82206Pb的比結(jié)合能,故C正確;經(jīng)過276天即兩個(gè)半衰期,1kg的放射性材料中有2.B【解析】因?yàn)楹朔磻?yīng)前后發(fā)生質(zhì)量虧損,所以核反應(yīng)方程不能寫成等號(hào),只能用箭頭表示,A錯(cuò)誤;核反應(yīng)后釋放核能,反應(yīng)朝著比結(jié)合能增大的方向進(jìn)行,故鎳63的比結(jié)合能小于銅63的比結(jié)合能,B正確;β衰變是原子核內(nèi)中子不穩(wěn)定,由弱相互作用引起的,C錯(cuò)誤;半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量原子核的計(jì)算是不適用的,D錯(cuò)誤。3.AB【解析】根據(jù)題意,掃描筆在條形碼上移動(dòng)的速度越快,相鄰脈沖電信號(hào)的時(shí)間間隔越短,故A正確;頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)是瞬間的,即立刻產(chǎn)生光電子,故B正確;發(fā)光二極管發(fā)出頻率為1.2ν0的光,因?yàn)?.2ν0大于截止頻率0.8ν0,所以可以產(chǎn)生光電流,可以正常識(shí)別條形碼,故C錯(cuò)誤;發(fā)光二極管發(fā)出頻率為0.5ν0的光,因?yàn)?.5ν0小于截止頻率0.8ν0,所以不能產(chǎn)生光電流,即無法正常識(shí)別條形碼,故D錯(cuò)誤。4.B【解析】由題可知綠光的頻率為ν=cλ=3×108500×10-9Hz=6.0×1014Hz,綠光照射陰極K時(shí)可以發(fā)生光電效應(yīng),則光電管陰極K上可以涂有金屬鉀,故A錯(cuò)誤;增大電源電壓,飽和電流不變時(shí),鐵芯M磁性不變,故B正確;紅光的頻率為ν'=cλ'=3×108650×10-9Hz=4.6×1014Hz,則紅光照射陰極K時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng),不能使鐵芯5.B【解析】康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,故A錯(cuò)誤;根據(jù)題意,設(shè)碰撞前光子的動(dòng)量為p0,碰撞后光子的動(dòng)量為p1,電子的動(dòng)量為p2,由動(dòng)量守恒定律有p0=p1cos37°+p2cos53°,p1sin37°=p2sin53°,解得p1=0.8p0,p2=0.6p0,由p=hλ可得p0=hλ0,則碰撞后光子的波長(zhǎng)為λ1=hp1=1.25λ0,電子的德布羅意波長(zhǎng)為λ2=hp2=53λ0,故C錯(cuò)誤,B正確;光子的速度等于光速,按照愛因斯坦的光速不變?cè)?6.CD【解析】裂變或者聚變都是放出能量,所以生成物的比結(jié)合能比反應(yīng)物的比結(jié)合能大,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)前后質(zhì)量不守恒,虧損的質(zhì)量以能量的形式放出,自然界任何反應(yīng)前后能量都是守恒的,故B錯(cuò)誤;由E=Δmc2可得,兩個(gè)氘核聚變后釋放的能量E0=(2×3.3436×10-27-5.0064×10-27-1.6749×10-27)×(3×108)2J=3.3MeV,故C正確;“燒”掉1L普通水中所有氘核放出的能量為E=100019×0.015%×6.02×1023×3.32MeV=1.26×109J,故功率為P=Et7.CD【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得出X為

23He,故A錯(cuò)誤;由愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=mc2,可得ΔE=(2m1-mx-m2)c2,解得mx=2m1-m2-ΔEc2,故B錯(cuò)誤;根據(jù)4E+ΔE=3EX,解得EX=43E+ΔE3,故C正確8.ACD【解析】根據(jù)p=hλ可知,兩單色光的光子動(dòng)量之比p1p2=λ2λ1,選項(xiàng)A正確;設(shè)單色光在玻璃中的波長(zhǎng)為λ',速度為v,由λ=cf,λ'=vf,可得sinC=1n=vc=λ'λ,則臨界角的正弦之比sinC1sinC2=λ1'λ1∶λ2'λ2(其中λ1'、λ2'分別是兩束光在玻璃中的波長(zhǎng)),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;波長(zhǎng)為λ1的光是由處在n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到n=2激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的,則hν1=E3-E2=(-1.51eV)-(-3.4eV)=1.89eV,波長(zhǎng)為λ2的光是由處在n=5激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到n=2激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的,則hν2=E5-E2=(-0.54eV)-(-3.4eV)=2.869.ABD【解析】入射光子的能量為E0=hν0=hcλ0,故A正確;入射光子的動(dòng)量為p=hλ0,故B正確;根據(jù)動(dòng)量的計(jì)算公式有p=m'c,解得m'=hcλ0,故C錯(cuò)誤;碰撞過程動(dòng)量守恒,設(shè)碰撞后光子波長(zhǎng)為λ,電子速度為v,則根據(jù)動(dòng)量守恒定律有hλ0=-hλ+mv,根據(jù)能量守恒定律有hcλ10.D【解析】可見光波長(zhǎng)范圍約為400nm到760nm,由E=hν0=hcλ0可知,可見光的光子能量范圍約為1.64eV到3.11eV。氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出6種頻率的光,其中只有2種可見光,分別為從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷和從n=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷,故A錯(cuò)誤。當(dāng)滑片P向e端移動(dòng)時(shí),施加反向電壓,光電流I將減小,故B錯(cuò)誤。根據(jù)eU遏止=hν-W0可知,光的頻率越大,遏止電壓越大,故a光的頻率最大,根據(jù)λ=cf可知,光的頻率越大,波長(zhǎng)越短,故a光的波長(zhǎng)最短,根據(jù)p