重点专题13 光电效应 波尔能级 核反应 核能-2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

小题精练13 光电效应 波尔能级 核反应 核能 一、光电效应及其规律 1．爱因斯坦光电效应方程：Ek=hv-W0。 2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc。 3．逸出功与极限频率的关系：W0=hvc 4．Ek-v图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。 (1)横轴截距表示极限频率； (2)纵轴截距的绝对值表示逸出功： (3)图线的斜率表示普朗克常量h。 二、原子结构与玻尔理论 三、原子核及其衰变 四、核反应核能的计算 五、计算核能的几种思路 1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即△E=△mc2。 2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV,即△E=△m×931.5MeV。 3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 【例题】（2024•浙江模拟）用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（　　） A．图线1、2一定平行 B．图线1对应金属材料的逸出功大 C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大 D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大 难度：★★☆ 建议时间：25分钟 正确率： /15 1. （2024•浙江模拟）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　） A． B． C． D． 2. （2024•浙江二模）氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J•s，则（　　） A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线 C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255 D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子 3. （2024•镇海区校级一模）氢原子能级如图甲所示，大量处于某高能级的氢原子，向低能级跃迁时只能发出a、b、c三种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，均发生光电效应。已知可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，a光的光子能量为2.86eV，下列说法正确的是（　　） A．a光光子动量最小 B．当滑片P向a端移动时，光电流I增大 C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，a光的饱和电流最大 D．b、c的遏止电压为Ub和Uc，一定有|Ub﹣Uc|＝0.66V 4. （2024•镇海区模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电子最大初动能与入射光的频率成正比 B．阴极K金属的逸出功为6eV C．用能量为13.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 D．一个处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光 5. （2024•镇海区模拟）如图所示，某激光器的一端固定于圆心O点，以角速度ω绕O点转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出波长为λ的细激光束（不计光束截面积），在半径为R的虚线圆某处固定一弧形接收屏，接收屏沿虚线圆的长度为l。激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为n，已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则激光器的发射功率为（　　） A． B． C． D． 6. （2024•浙江二模）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，b光的波速比a光大 B．通过同一仪器发生双缝干涉，b光的相邻明条纹间距较大 C．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也可以使该金属发生光电效应 D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小 7. （2024•镇海区校级模拟）如图所示，水平固定放置折射率为的等腰三角形玻璃砖，底角为30°。两束功率同为P的激光在与底边中垂线对称的位置，垂直底边射入玻璃砖，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．经过玻璃砖的BC界面时，单份光子能量发生变化 B．左侧激光从玻璃砖AB边射出的方向与竖直方向夹角为60° C．该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 D．若在此玻璃砖BC边涂上有某种黑体材料，则该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 8. （2024•杭州二模）下列有关光电效应的说法错误的是（　　） A．爱因斯坦提出了光电效应理论 B．甲图实验中让锌板带负电，光照后，验电器张角会变小 C．乙图中光电子到达A板的速度越大，则光电流越大 D．乙图光电流的大小与入射光束的光强有关 9. （2024•金东区校级模拟）如图所示为研究光电效应和霍尔效应的装置示意图。光电管和霍尔片串联，霍尔片的长、宽、高分别为a、b、c，该霍尔片放在磁感应强度大小为B、方向平行于c边的匀强磁场中。闭合电键S，入射光照到阴极时，电流表A显示的示数为I，该电流I在霍尔片中形成沿电流方向的恒定电场为E，电子在霍尔片中的平均速度v＝μE，其中电子迁移率μ为已知常数。电子电量为e，电子的质量为m。霍尔片单位体积内的电子数为n，则（　　） A．霍尔片前后侧面的电压为 B．霍尔片内的电场强度为 C．通过调节滑动变阻器，可以使电流表的示数减为零 D．当滑动变阻器滑片右移后，单位时间到达光电管阳极的光电子数一定大于 10. （2024•浙江模拟）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　） A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301 C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297 11. （2024•浙江一模）考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份，14C的衰变方程为，其衰变规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Z粒子是正电子 B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒 C．14N的比结合能大于14C的比结合能 D．100个14C经过5700年一定有50个发生了衰变 12. （2024•浙江二模）把一块铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气，已知矿石中存在铀核，则在此过程中（　　） A．涉及到反应方程式为U→ThHe B．放入矿石后至少需等待一个半衰期才有氦气产生 C．矿石中的铀核发生α衰变生成氦原子 D．矿石必须达到一临界质量才有氦气产生 13. （2024•镇海区校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．A粒子为Be粒子 B．C原子核发生的是β衰变 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5 14. （2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生β衰变的半衰期为6h。则该测厚仪（　　） A．衰变产物为 B．衰变的原因是弱相互作用 C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是β射线 D．20g放射源经12h后剩余物质的质量为5g 15. （2024•浙江模拟）π+介子会发生衰变，反应方程式为π+→μ++vμ，即生成一个μ+介子和一个vμ中微子。在云室中观测到π+介子衰变时产生部分粒子的轨迹如图。轨迹所在平面与磁场垂直，两段圆弧相切于P点，且rπ+：rμ+＝2：1。则μ+和vμ粒子的动量之比为（　　） A．3：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 小题精练13 光电效应 波尔能级 核反应 核能 一、光电效应及其规律 1．爱因斯坦光电效应方程：Ek=hv-W0。 2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc。 3．逸出功与极限频率的关系：W0=hvc 4．Ek-v图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。 (1)横轴截距表示极限频率； (2)纵轴截距的绝对值表示逸出功： (3)图线的斜率表示普朗克常量h。 二、原子结构与玻尔理论 三、原子核及其衰变 四、核反应核能的计算 五、计算核能的几种思路 1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即△E=△mc2。 2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV,即△E=△m×931.5MeV。 3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 【例题】（2024•浙江模拟）用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（　　） A．图线1、2一定平行 B．图线1对应金属材料的逸出功大 C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大 D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能大 【解答】解：A、由光电效应方程及动能定理可得eUc＝Ekm＝hν﹣W，可得Uc，可知图线的斜率表示，则图线的斜率相同，图线1、2一定平行，故A正确； B、由Uc，可知入射光的频率相等的情况下，图线1的遏止电压较大，所以图线1对应金属材料的逸出功小，故B错误； C、由于饱和光电流仅仅与入射光的强弱有关，可知根据图中的条件不能判断Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流哪一个大，故C错误； D、由Ekm＝hν﹣W，可知光电子的最大初动能只与入射光的频率以及金属的逸出功有关，由图可知P的频率小，则照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光溢出的电子初动能小，故D错误。 故选：A。 难度：★★☆ 建议时间：25分钟 正确率： /15 1. （2024•浙江模拟）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：一个X射线的光子能量为E＝h，同步卫星探测到的X射线的总能量为E总，则探测到的X射线的光子数为n，有E总＝nE，解得，故C正确，ABD错误。 故选：C。 2. （2024•浙江二模）氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J•s，则（　　） A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线 C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255 D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子 【解答】解：A、由图甲可知，Hβ的波长大于Hγ，垂直入射到同一单缝衍射装置，根据单缝衍射的相邻条纹间距规律可知，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度大于Hγ，故A错误； B、由波尔跃迁原理，氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级辐射出光的波长由：hν＝E3﹣E2 又因为： 求得：λ＝434.17nm 氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出Hγ光，不会辐射出γ射线，故B错误； C、根据德布罗意波长公式变形式及可得：p 因此动量之比为：，故C正确； D在同一光电效应装置中，Hγ光的能量大于Hα光，照射产生的光电子最大初动能大于Hα光照射产生的光电子的最大初动能，而不是Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子，故D错误。 故选：C。 3. （2024•镇海区校级一模）氢原子能级如图甲所示，大量处于某高能级的氢原子，向低能级跃迁时只能发出a、b、c三种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，均发生光电效应。已知可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，a光的光子能量为2.86eV，下列说法正确的是（　　） A．a光光子动量最小 B．当滑片P向a端移动时，光电流I增大 C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，a光的饱和电流最大 D．b、c的遏止电压为Ub和Uc，一定有|Ub﹣Uc|＝0.66V 【解答】解：A．可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，即从高能级向低能级跃迁，只能发出a、b、c三种可见光，则高能级的氢原子处于n＝5能级，三种可见能量分别为2.86eV、2.55eV和1.89eV，根据德布罗意波长公式得： 又 光子能量为 E＝hν 联立解得： 可知，a光光子动量最大，故A错误； B．当滑片P向a端移动时，接入反向电压，光电流I减小，故B错误； C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，由于a光的能量最大，即频率最大，a光的光子数最少，则饱和电流最小，故C错误； D．若b、c光的能量分别为2.55eV和1.89eV，根据爱因斯坦的光电效应方程及能量守恒定律得： Eb＝W0+eUb Ec＝W0+eUc 联立解得： |Ub﹣Uc|＝0.66V 故D正确。 故选：D。 4. （2024•镇海区模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电子最大初动能与入射光的频率成正比 B．阴极K金属的逸出功为6eV C．用能量为13.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 D．一个处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光 【解答】解：A．由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，光电子最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，但不是正比函数，故A错误； B．大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为： E＝hν＝E3﹣E1＝（﹣1.51eV）﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV 由光电效应方程可得Ekm＝hν﹣W0 由动能定理可得eUc＝Ekm 由丙图可知截止电压为Uc＝6V 代入数据解得：W0＝6.09eV，故B错误； C．根据电离的条件，至少需要用能量为13.6eV的光子照射，才可使处于基态的氢原子电离，故C错误； D．一个处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光，故D正确。 故选：D。 5. （2024•镇海区模拟）如图所示，某激光器的一端固定于圆心O点，以角速度ω绕O点转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出波长为λ的细激光束（不计光束截面积），在半径为R的虚线圆某处固定一弧形接收屏，接收屏沿虚线圆的长度为l。激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为n，已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则激光器的发射功率为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：根据角速度和周期关系可得：激光器转动的周期为 在转一周的过程中虚线圆单位长度接收到的光能量为 接收屏接收到的光能量为E＝E0l 每个光子能量为 则在激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为 联立解得：，故B正确，ACD错误。 故选：B。 6. （2024•浙江二模）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，b光的波速比a光大 B．通过同一仪器发生双缝干涉，b光的相邻明条纹间距较大 C．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也可以使该金属发生光电效应 D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小 【解答】解：A．由图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据棱镜色散规律可知a光的频率比b光的频率低，根据 ，可知在冰晶中，b光的波速比a光小，故A错误； B．根据c＝λf，所以a光的因为a光的折射率小，波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式 可知用同一装置做双缝干涉实验时，a光条纹间距大于b光的条纹间距，故B错误； C．由上可知，a光折射率小，频率小，光子能量小，所以照射同一金属时，a光比b光更不容易发生光电效应，若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定可以使该金属发生光电效应，故C正确； D．水对a光的折射率比对b光的折射率小，根据 可知从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D错误。 故选：C。 7. （2024•镇海区校级模拟）如图所示，水平固定放置折射率为的等腰三角形玻璃砖，底角为30°。两束功率同为P的激光在与底边中垂线对称的位置，垂直底边射入玻璃砖，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．经过玻璃砖的BC界面时，单份光子能量发生变化 B．左侧激光从玻璃砖AB边射出的方向与竖直方向夹角为60° C．该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 D．若在此玻璃砖BC边涂上有某种黑体材料，则该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为 【解答】解：A．经过玻璃砖的BC界面时，光的频率不变，根据E＝hν可知光子能量不发生变化，故A错误； B．根据折射定律，画出光路图，如图所示 由几何关系可得 r＝30° 由折射定律有 解得 即 i＝60° 由几何关系可知，左侧激光从玻璃砖AB边射出的方向与竖直方向夹角为30°，故B错误； CD．根据题意，设时间为t，则激光的总能量为 E＝2Pt 根据光子能量表达式：E＝hν，ν 德布罗意波长公式为 联立可得照射到玻璃砖上光子的总动量为 由折射定律有 光子进入玻璃砖后的速度为 由于进入玻璃砖光子能量不变，则进入之后，光子的动量为 进入过程，由动量定理有 Ft＝p1﹣p 解得 由牛顿第三定律可知，该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为，若在此玻璃砖BC边涂上有某种黑体材料，则光子被吸收，末动量为0，由动量定理可得 由牛顿第三定律可知，该玻璃砖所受激光对它的作用力大小为，故C错误，D正确。 故选：D。 8. （2024•杭州二模）下列有关光电效应的说法错误的是（　　） A．爱因斯坦提出了光电效应理论 B．甲图实验中让锌板带负电，光照后，验电器张角会变小 C．乙图中光电子到达A板的速度越大，则光电流越大 D．乙图光电流的大小与入射光束的光强有关 【解答】解：A.光电效应理论是爱因斯坦首次提出的，故A正确； B.甲图中锌板先带上负电，验电器有一定的张角，光照后，锌板发生光电效应，光电子飞出，锌板带正电荷，通过导线接在验电器上，会使验电器的负电荷得到部分中和，故夹角会变小，故B正确； C.乙图中光电子到A板的速度大，说明光电管两端的电压大，不能说明光电流大，另外与光强有关的还存在饱和光电流，故C错误； D.光电流的大小和入射光的强弱有关，故D正确。 本题选错误的，故选：C。 9. （2024•金东区校级模拟）如图所示为研究光电效应和霍尔效应的装置示意图。光电管和霍尔片串联，霍尔片的长、宽、高分别为a、b、c，该霍尔片放在磁感应强度大小为B、方向平行于c边的匀强磁场中。闭合电键S，入射光照到阴极时，电流表A显示的示数为I，该电流I在霍尔片中形成沿电流方向的恒定电场为E，电子在霍尔片中的平均速度v＝μE，其中电子迁移率μ为已知常数。电子电量为e，电子的质量为m。霍尔片单位体积内的电子数为n，则（　　） A．霍尔片前后侧面的电压为 B．霍尔片内的电场强度为 C．通过调节滑动变阻器，可以使电流表的示数减为零 D．当滑动变阻器滑片右移后，单位时间到达光电管阳极的光电子数一定大于 【解答】解：A．设霍尔片前后侧面的电压为U，电子在霍尔果片内做定向移动的速率为v，根据洛伦兹力与电场力平衡可得qvB 霍尔片单位体积内的电子数为n，则电流I＝neSv＝nebcv 联立解得 故A错误； B．霍尔片内沿前后侧面的电场强度大小为 有题意，沿电流方向的恒定电场为 则霍尔片内的电场强度为 故B正确； C．由于光电管所加的电压为正向电压，则通过调节滑动变阻器，不可以使电流表的示数减为零，故C错误； D．若I已经为光电效应达到的饱和电流，则当滑动变阻器滑片右移后，电流I保持不变，则单位时间到达光电管阳极的光电子数等于，故D错误。 故选：B。 10. （2024•浙江模拟）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　） A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301 C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297 【解答】解：核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，设Y原子核的电荷数为y，质量数为A，则根据电荷数守恒可得： y+95＝119 解得：y＝24 即Y为Cr；根据质量数守恒，则有 54+243＝A+2 解得：A＝295，故C正确，ABD错误； 故选：C。 11. （2024•浙江一模）考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份，14C的衰变方程为，其衰变规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Z粒子是正电子 B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒 C．14N的比结合能大于14C的比结合能 D．100个14C经过5700年一定有50个发生了衰变 【解答】解：AB．根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，Z粒子的电荷数为﹣1，质量数为0，所以Z粒子是电子，该反应是β衰变反应，故AB错误； C．新核比反应核更稳定，则新核的比结合能大于反应核的比结合能，即14N的比结合能大于14C的比结合能，故C正确； D．半衰期是统计规律，只对大量的放射性原子核才成立，故D错误。 故选：C。 12. （2024•浙江二模）把一块铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气，已知矿石中存在铀核，则在此过程中（　　） A．涉及到反应方程式为U→ThHe B．放入矿石后至少需等待一个半衰期才有氦气产生 C．矿石中的铀核发生α衰变生成氦原子 D．矿石必须达到一临界质量才有氦气产生 【解答】解：A．铀238会自发进行α衰变和β衰变，衰变方程为，因此衰变后管内就会有氦气产生，故A正确； B．半衰期是原子核半数发生衰变所需要的时间，是一种针对大量原子核的统计规律，因此无需等待一个半衰期才产生氦气，故B错误； C．铀核自发进行α衰变和β衰变，放出电子和氦核，两种微粒组合会形成氦原子，大量的氦原子就形成了氦气，故C错误； D．只要存在铀核便会发生α衰变和β衰变，无需达到一定质量，故D错误。 故选：A。 13. （2024•镇海区校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．A粒子为Be粒子 B．C原子核发生的是β衰变 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5 【解答】解：AB．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知原子核发生的是α衰变，由衰变反应前后质量数与核电荷数守恒可得，衰变后放出α粒子和质量数为10，核电荷数为4的粒子，即为。 又有衰变过程动量守恒，则mAvA﹣mBvB＝0 可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于α粒子的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有x＝vt， 解得 根据图像可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量多，则水平分位移小一些，可知A粒子为Be粒子，故A正确，B错误； C．根据上述有 可知，若时间相等，的比荷小于α粒子的比荷，即经历相等时间，的竖直分位移小于α粒子的竖直分位移，匀强电场等势面与电场线垂直，即两粒子飞出后不在同一等势面上，故C错误； D．根据上述有x＝vt，规定vA的方向为正方向，由动量守恒得mAvA﹣mBvB＝0 解得，经过相等时间A、B粒子水平分位移比vAt：vBt 可知，经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2：5，位移之比并不等于2：5，故D错误。 故选：A。 14. （2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生β衰变的半衰期为6h。则该测厚仪（　　） A．衰变产物为 B．衰变的原因是弱相互作用 C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是β射线 D．20g放射源经12h后剩余物质的质量为5g 【解答】解：A.β衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为，故A错误； B.发生β衰变的原因是弱相互作用，故B正确； C.用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是γ射线而不是β射线，故C错误； D.根据衰变方程可知，20g放射源经12h后剩余5g的未发生衰变，但剩余物质的质量大于5g，故D错误。 故选：B。 15. （2024•浙江模拟）π+介子会发生衰变，反应方程式为π+→μ++vμ，即生成一个μ+介子和一个vμ中微子。在云室中观测到π+介子衰变时产生部分粒子的轨迹如图。轨迹所在平面与磁场垂直，两段圆弧相切于P点，且rπ+：rμ+＝2：1。则μ+和vμ粒子的动量之比为（　　） A．3：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3 【解答】解：π+介子和μ+介子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得： ，解得动量p＝mv＝eBr 衰变前π+介子的运动轨迹为AP，其动量大小为： 衰变后μ+介子的运动轨迹为PD，其动量大小为： 则 衰变时满足动量守恒定律，以衰变前π+介子运动方向为正方向，则有： 解得：pμ+：pvμ粒子的动量之比为＝1：3，故D正确，ABC错误。 故选：D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$