1、(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 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
2、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 可知 nanb，则 a 光的频率小于 b 光的频率，1n因此 B 对3如图 151 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 射线B射到 b 点的一定是 射线C射到 b 点的可能是 射
3、线或 射线D射到 b 点的一定是 射线解析：选 C.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 射线沿直线前进 ，也可以使带负电的 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 EqBqv.已知 粒子的速度比 粒子的速度小得多，当我们调节电场强 度和磁场强度使 粒子沿直线前进时，速度大的 粒子向右偏转，有可能射到 b 点；当我们调节使 粒子沿直线前进时，速度较小的 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
4、是( )A质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收热量B. 88226Ra(镭) 衰变为 86222Rn(氡)要经过 1 次 衰变和 1 次 衰变图 151C 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 衰 变， B 错误； 射线是原子核发生 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 152 所示，大量氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁
5、时辐射出可见光 a，从n3 的能级向 n2 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 射线B氢原子从 n4 的能级向 n3 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 n2 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 ，可知 C 正确 射线 是原子核衰变而产生的，cnA 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 3.40 eV 的光才能使 氢原子在 n2 的能级时发生电离，故 D 错图 1526如图
6、 153 所示为氢原子的能级图，氢原子从 n3 的能级跃迁到n2 的能级时辐射 a 光子；从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级时，辐射 b 光子下列说法正确的是( )Aa 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.EaE 3E 2EbE 4E 2，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
7、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 1430SiX B. 92238U 90234ThXC 1327Al 01n 1227MgX D 1327Al 24He 1530PX解析：选 C.在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，1530P 1430Si 10e, 92238U 90234Th 24He,1327Al 01n 1227Mg 11H，1327Al 24He 1530P 01n，图 153综上知 C 对8(2010 年海淀模拟)月球上
8、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 25He B4 24HeC 323He D2 11H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 衰变和两次 衰变后，核内中子数减少4 个D 射线的电离作用很强，可用来消除有害
9、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 衰 变核内的中子数减少 2 个，一次 衰变核内的中子数减少一个 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 的水中，其波长为( )43A. B.3h4mc 2hmcC. D.9h4mc 9h8mc解析：选 D.由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能E2mc 2，生成三个频 率相同的光子，即 3hE， ，光在
10、真空2mc23h中波长 0 ，由 n 得在水中的波长 ，D 正确c 3h2mc 0 0n 9h8mc11(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( e)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(C 2Cl4)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e 1737Cl 1837Ar 1 0e，已知 1737Cl 核的质量为 36.95658 u， 1837Ar核的质量为 36.95691 u， 1 0e 的质量为 0.00055 u,1 u 质量对应的能量为 931.5 MeV.根据以上信息，可
11、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 0.82 MeV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(0.0005536.9569136.95658) u0.00088 u，而 1 u 质量对应的能量 为 931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E931
12、.5 0.00088 MeV0.82 MeV ，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：2 12H 23He 01n3.26 MeV.若有 2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是( NA 为阿伏加德罗常数)A0.53.26 MeV B3.26 MeVC 0.5 NA3.26 MeV DN A3.26 MeV解析：选 C.每两个氘核发生聚变，释放的核能为 3.2
13、6 MeV,2 g 氘核含有的核个数为 mol1 mol，故 释放的能量是 NA 3.26 MeV，22 12即 0.5NA3.26 MeV.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 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，
14、产生中子 (01n)和正电子( 1 0e)，即中微子 11H 01n 1 0e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)A0 和 0 B0 和 1C 1 和 0 D1 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()，即1 0e 1 0e 2已知正电子和电子的质量都为 9.11031 kg，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 2E2m
15、 ec2，所以Em ec29.1 1031 (3.0108)2 J8.210 14 J.反应过程中动量守恒且总动量为零(3)粒子的 动 量 p ，物质波的波长 2mEkhp由 mnm e，知 pnp e，则 n e.答案：(1)A (2)8.210 14 遵循动量守恒 (3) n e14(10 分) 人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 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 6.631034 Js，光速为 3.0108 m/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
16、有几种？材料 铯 钙 镁 铍 钛逸出功(1019 J)3.0 4.3 5.9 6.2 6.6解析：(1) 每个 绿光光子的能量 E0h h cJ3.810 19 J6.6310 343.010853010 9最少须每秒射入 6 个绿光光子人眼才能察觉故P 6 3.810 19 W2.310 18 W.6E0t(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，E 0仅大于铯的逸出功，故只有一种答案：(1)2.3 1018 W (2)1饭 桶 新 兵 一 名 新 兵 在 练 习 射 靶 时 ，一 连 打 了 数 十 发 子 弹 ，竟 然 无 一 命 中 ，气 得 教 官 大 骂 道 ：“
17、饭 桶 ，别 再 打 了 ，你 到 树 林 去 自 杀 好 了 ！ ”新 兵 走 进 树 林 ，不 久 便 传 来 一 声 枪 响 .教 官 大 惊 ，以 为 这 傻 瓜 真 的 寻 短 见 了 .只 见 那 新 兵 飞 快 地 跑 了 过 来 ，立 正 ，敬 礼 说 ：“报 告 教 官 ，这 一 枪 也 没 有 击 中 我 自 己 ！ ”15.(10 分)() 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.
18、5%，则此遗骸的年代约有多少年？()1934 年约里奥 居里夫妇用 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：()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125%
19、M0M 0( )12t则 3， t335730 年17190 年t()(1) 核反 应方程式为 ：24He 1327Al 1530P 01n.(2)设该 种粒子的 质量为 m，则 12C 核的质量为 12m.由动量守恒定律可得：mv 0m(v 1)12mv 2解得：v 2v0 v112则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同答案：()17190 年 ( )见解析16(12 分)(2010 年湛江模拟)光具有波粒二象性，光子的能量Eh ，其中频率 表示波的特征在爱因斯坦提出光子说之后法国物理学家德布罗意提出了光子动量 p 与光波波长 的关系 ph/.若某激光管以 Pw60 W 的功率发射波长
20、 663 nm 的光束，试根据上述理论计算：(1)该管在 1 s 内发射出多少光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力 F 为多大？解析：(1) 光子不 仅有能量，而且有动量，照射物体时，产生的作用力可根据动量定理设在时间 t 内发射出的光子数为 n，光子频率为 ，每个光子的能量 Eh ，所以 PW (t1 s) nht而 ，解得 nc PWthc 个2.010 20个60166310 96.6310 343108(2)在时间 t 内激光管 发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n 个光子的总动量为 p 总 npn .h根据动量定理有 Ftp 总 ，解得黑体表面对光子束的作用力为F p总t nht nh PWc N2.010 7 N.603108又根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力F F2.0 107 N.答案：(1)2.0 1020 个 (2)2.0 107
