第五章 原子核 单元检测卷（培优版）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

绝密★启用前 第五章原子核单元检测卷（培优） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素衰变方程为，则X应为（　　） A．质子 B．α粒子 C．正电子 D．中子 2．钚238是钚的同位素，半衰期为86.4年。钚238用作核电池的热源，也可用作空间核动力和飞船的电源，我国设计的“玉兔号”月球车上就应用了钚238小型核能电池。已知钚（）会衰变成较稳定的镅（），若初始时电池中的钚（）与镅（）的原子数量之比为4:1则下列说法正确的是（　　） A．钚（）衰变成较稳定的镅（）的反应为衰变 B．钚（）衰变成较稳定的镅（）的反应为重核的裂变反应 C．钚（）的比结合能比镅（）的比结合能大 D．经过86.4年后电池中的钚（）与镅（）的原子数量之比为2:1 3．下列说法正确的是（　　） A．是 α 衰变方程 B．是核聚变方程 C．是核裂变方程 D．是核聚变方程 4．铀核（）是获得核能制造核武器的主要材料之一，其中一种核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．X原子核中的核子数为140个，中子数为86个 B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变 C．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和小于轴核（）的结合能 D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加 5．下列粒子在同一匀强电场中，所受电场力最大的是（    ） A．粒子 B．粒子 C．质子 D．中子 6．关于原子和原子核的知识，下列说法正确的是（　　） A．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克 B．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大 C．（钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），共经过4次α衰变和6次β衰变 D．和。其中Y的质子数是3，中子数是6 7．地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。一个氡经过多次衰变最后变成稳定的，在多次衰变中共有个中子变成质子，则为（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 8．是一种放射性同位素，生物学中常将标记到有机物中，追踪其在生物体内的代谢路径。已知静止在O点的原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，不考虑粒子所受重力、阻力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．原子核发生的是衰变 B．衰变过程满足能量守恒，动量不守恒 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子水平位移大小之比为2∶5 9．静止在匀强磁场中的 核发生α衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动径迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．轨迹1是α粒子的运动径迹 B．轨迹1的粒子沿逆时针方向转动 C．α粒子、X粒子的运动半径之比为45∶1 D．α粒子、X粒子的动能之比为2∶117 10．一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核，该过程中，除放出能量为E=0.26MeV的光子外，其余的能量全部转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知m氡=222.0866u、mα=4.0026u、m钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量，则（　　） A．上述核反应方程为 B．上述核反应放出的能量为6.92MeV C．钋核的动能为6.92MeV D．α粒子的动能为0.12MeV 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．下列说法正确的是（　　） A．在白光下观察肥皂池，其表面的相邻各条是等距的 B．射线是从原子核释放出来的电子流 C．激光照射氢原子时，氢原子能量可能不受影响 D．不同频率的光在同一界面上发生全反射时，频率大的光临界角小 12．钍（）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力 B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子 C．β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线强 D．现在有160个钍原子，经过72天后，未衰变的钍原子个数为20个 13．一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，下列判断中正确的是（　　） A．反冲原子核在小圆上逆时针运动 B．该原子核发生了衰变 C．原来静止的核，其原子序数为15 D．放射性的粒子与反冲核运动周期相同 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．下图为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。 （1）在实验操作过程中，要采取以下做法：__________是为了保证实验的恒温条件（填入相应的字母代号） A．用橡皮帽堵住注射器的小孔                   B．移动活塞要缓慢 C．实验时，不要用手握注射器                   D．在注射器活塞侧壁涂润滑油 （2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是__________（填入相应的字母代号） A．环境温度逐渐升高                           B．环境温度逐渐降低 （3）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像应是__________。 A． B． C． D． 15．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为___________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数___________。（选填“为零”、或“不为零”） （2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过___________次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式：___________。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损__________。 16．原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 (1)质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______ A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变 (2)核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c） 17．一个光源以的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离处放置一钾箔，钾的逸出功，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔，光的平均波长为。假设照射到钾箔上面的光能被钾箔完全吸收。 （1）根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量（h是普朗克常量）。 （2）假设照射在钾箔上的能量能被钾箔完全吸收，求：钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式（用题目中的物理符号表示）。 18．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次，若将它注射到一位病人的血管中，15h后从该病人身上抽取10mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5h，此病人全身血液总量为多少L。 19．反冲是常见的现象。 (1)静止的铀核（U）放出1个动能为E的未知粒子后，衰变为1个钍核（Th）。 a．请写出上述衰变过程的核反应方程； b．求反冲的钍核的动能Ek。（计算中可忽略质子和中子质量的差异，不考虑相对论效应） (2)如图所示，以地心为参考系，卫星只在地球引力的作用下沿与赤道面共面的椭圆轨道运动。卫星的发动机短暂点火可使卫星变更轨道。已知卫星的质量（不包含即将喷出的燃料）为M，点火后燃料气体在极短时间内一次性向后喷出质量为Δm的燃料。假设无论发动机在什么位置短暂点火，点火后喷出气体相对点火后卫星的速度大小u都相同。如果想使点火前后卫星（不包含已喷出的燃料）机械能增量最大，请通过分析，指出最佳的点火位置。 试卷第6页，共7页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 绝密★启用前 第五章原子核单元检测卷（培优） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素衰变方程为，则X应为（　　） A．质子 B．α粒子 C．正电子 D．中子 【答案】B 【详解】由质量数守恒可知X的质量数为 由电荷数守恒可知X的质子数为 则X为α粒子。 故选B。 2．钚238是钚的同位素，半衰期为86.4年。钚238用作核电池的热源，也可用作空间核动力和飞船的电源，我国设计的“玉兔号”月球车上就应用了钚238小型核能电池。已知钚（）会衰变成较稳定的镅（），若初始时电池中的钚（）与镅（）的原子数量之比为4:1则下列说法正确的是（　　） A．钚（）衰变成较稳定的镅（）的反应为衰变 B．钚（）衰变成较稳定的镅（）的反应为重核的裂变反应 C．钚（）的比结合能比镅（）的比结合能大 D．经过86.4年后电池中的钚（）与镅（）的原子数量之比为2:1 【答案】A 【详解】AB．根据质量数守恒，新核的质量数为 238-238=0 根据电荷数守恒，新核的电荷数为 94-95=-1 可知新核为电子，即粒子，则钚（）衰变成较稳定的镅（）的反应为衰变，A正确，B错误； C．由于衰变释放能量，表明镅（）比钚（）稳定，即镅（）的比结合能比钚（）的比结合能大，C错误； D．根据半衰期的规律有 因每有一个钚（）衰变可产生一个镅（），则剩余的钚（）与镅（）的原子数量之比为2:3，D错误。 故选A。 3．下列说法正确的是（　　） A．是 α 衰变方程 B．是核聚变方程 C．是核裂变方程 D．是核聚变方程 【答案】B 【详解】A．是人工转变方程，选项A错误；     B．是核聚变方程，选项B正确； C．是α 衰变方程，选项C错误；     D．是人工转变方程，选项D错误。 故选B。 4．铀核（）是获得核能制造核武器的主要材料之一，其中一种核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．X原子核中的核子数为140个，中子数为86个 B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变 C．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和小于轴核（）的结合能 D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加 【答案】A 【详解】A．X原子核中的核子数为 (235+1)−(94+2)=140 中子数为 140−(92−38)=86 故A正确； B．该核反应为重核裂变，不是人工转变，故B错误； C．结合质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的产物为锶核和氙核，并会释放能量，则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故C错误； D．裂变时释放能量，存在质量亏损，但是质量数不变，故D错误。 故选A。 5．下列粒子在同一匀强电场中，所受电场力最大的是（    ） A．粒子 B．粒子 C．质子 D．中子 【答案】A 【详解】根据电场力公式 粒子电荷量为，粒子电荷量为，质子电荷量为，中子不带电，所以同一匀强电场中，所受电场力最大的是粒子。 故选A。 6．关于原子和原子核的知识，下列说法正确的是（　　） A．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克 B．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大 C．（钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），共经过4次α衰变和6次β衰变 D．和。其中Y的质子数是3，中子数是6 【答案】B 【详解】A．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下25克，所以A错误； B．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大，动能减小，势能增大，总能量增大，所以B正确； C．（钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），共经过6次α衰变和4次β衰变，所以C错误； D．根据核反过程质量数，电荷数守恒定律可知，X为中子，Y的质子数是3，中子数是3，所以D错误； 故选B。 7．地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。一个氡经过多次衰变最后变成稳定的，在多次衰变中共有个中子变成质子，则为（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】C 【详解】一次衰变有一个中子变成一个质子，设此衰变过程中要经过次衰变和次衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒可得其衰变方程为 由 联立解得 即 故C正确，ABD错误。 故选C。 8．是一种放射性同位素，生物学中常将标记到有机物中，追踪其在生物体内的代谢路径。已知静止在O点的原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，不考虑粒子所受重力、阻力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．原子核发生的是衰变 B．衰变过程满足能量守恒，动量不守恒 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子水平位移大小之比为2∶5 【答案】D 【详解】A．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，故A错误； BC．根据上述，该衰变的核反应方程为，衰变过程能量守恒，动量守恒，两原子核动量大小相等，则有mAvA=mBvB 可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于的初速度，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粒子为粒子，根据可知，由于的比荷小于的比荷，经历相等时间，的竖直分位移小于的竖直分位移，即两粒子飞出后不在同一等势面上，故BC错误； D．根据x=vt，mAvA=mBvB 解得经过相等时间A、B粒子水平分位移之比为 可知经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2：5，故D正确。 故选D。 9．静止在匀强磁场中的 核发生α衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动径迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．轨迹1是α粒子的运动径迹 B．轨迹1的粒子沿逆时针方向转动 C．α粒子、X粒子的运动半径之比为45∶1 D．α粒子、X粒子的动能之比为2∶117 【答案】C 【详解】ABC．根据电荷数守恒、质量数守恒可得X的质量数为238-4=234，电荷数为92-2=90，核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒定律，反应前后动量守恒，则α粒子和X核的动量大小相等，方向相反，由 得 可得半径之比为电荷量的反比为45∶1，则轨迹1为X粒子的运动轨迹，由左手定则可判断出两个粒子的转动方向相同，都为顺时针方向，故C正确，AB错误； D．有 两粒子动量相等，可得动能与质量数成反比，则α粒子、X粒子的动能之比为117∶2，故D错误。 故选C。 10．一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核，该过程中，除放出能量为E=0.26MeV的光子外，其余的能量全部转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知m氡=222.0866u、mα=4.0026u、m钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量，则（　　） A．上述核反应方程为 B．上述核反应放出的能量为6.92MeV C．钋核的动能为6.92MeV D．α粒子的动能为0.12MeV 【答案】A 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒有 故A正确； B．由质能方程可得 故B错误。 CD．设粒子、钋核的动能分别为、，动量分别为、，由能量守恒得 不计光子的动量，由动量守恒得 又 可得 联立解得 故CD错误。 故选A。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．下列说法正确的是（　　） A．在白光下观察肥皂池，其表面的相邻各条是等距的 B．射线是从原子核释放出来的电子流 C．激光照射氢原子时，氢原子能量可能不受影响 D．不同频率的光在同一界面上发生全反射时，频率大的光临界角小 【答案】BCD 【详解】A．肥皂泡的厚度不均匀，白光包含多种不同波长的光，因此其表面相邻条纹不等距，A错误； B．β衰变的实质是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，B正确； C．氢原子能级分立，只吸收等于能级差的光子，C正确； D．不同频率的光在同种介质中折射率不同，频率大折射率大，根据临界角定义 频率大的光临界角小，D正确； 故选BCD。 12．钍（）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力 B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子 C．β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线强 D．现在有160个钍原子，经过72天后，未衰变的钍原子个数为20个 【答案】AB 【详解】A．衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力，A正确； B．钍原子发生一次β衰变，原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，B正确； C．β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线弱，C错误； D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的，D错误。 故选AB。 13．一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，下列判断中正确的是（　　） A．反冲原子核在小圆上逆时针运动 B．该原子核发生了衰变 C．原来静止的核，其原子序数为15 D．放射性的粒子与反冲核运动周期相同 【答案】AC 【详解】B．由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，而两者运动方向相反，故小粒子应带负电，则发生了衰变，所以B错误； A．根据洛伦兹力作用下粒子做圆周运动，由半径公式 可知，衰变过程，系统动量守恒，则反冲核与粒子动量大小相等方向相反，所以电荷量越大的其轨道半径越小，则反冲核必沿着小圆周运动，由左手定则可判断反冲核运动方向为逆时针，所以A正确； C．根据半径公式 可知，电荷量与半径在反比，则反冲核的与粒子的电荷量之比为16:1，所以反冲核的核电荷数为16，则原来静止的核，其原子序数为15，所以C正确； D．根据周期公式 可知，周期与比荷有关，而粒子与反冲核比荷不同，所以周期也不同，则D错误； 故选AC。 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．下图为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。 （1）在实验操作过程中，要采取以下做法：__________是为了保证实验的恒温条件（填入相应的字母代号） A．用橡皮帽堵住注射器的小孔                   B．移动活塞要缓慢 C．实验时，不要用手握注射器                   D．在注射器活塞侧壁涂润滑油 （2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是__________（填入相应的字母代号） A．环境温度逐渐升高                           B．环境温度逐渐降低 （3）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像应是__________。 A． B． C． D． 【答案】 BC B B 【详解】（1）[1]AD．本实验需要研究的问题是“一定质量气体在温度不变时，压强与体积的关系”，实验中为使气体的质量不变，用橡皮帽堵住注射器的小孔，并在注射器光滑活塞一周涂润滑油，使封闭气体的容器密封良好，AD错误； BC．为保证气体的温度不变，实验时，移动活塞一定要缓慢，同时不要用手握注射器，否则不能保证实验条件，BC正确。 故选BC。 （2）[2]图线向左偏移，故一定压强下体积偏小，由理想气体状态方程可知，气体温度降低，造成这一现象的可能原因是由于实验时环境温度降低了。 故选B。 （3）[3]根据理想气体状态方程 整理可得 随着环境温度逐渐升高，图象的斜率会逐渐变大，对比可知，B图线符合题意。 故选B。 15．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为___________eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数___________。（选填“为零”、或“不为零”） （2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过___________次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式：___________。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损__________。 【答案】 4.5 为零 2 【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知 解得 光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。 （2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变． [4] 该过程的核反应方程式为 [5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律 解得 16．原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 (1)质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______ A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变 (2)核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c） 【答案】(1)C (2) 【详解】（1）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的反应称为核聚变。 故选C。 （2）根据质能方程可知，此过程释放的能量为 17．一个光源以的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离处放置一钾箔，钾的逸出功，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔，光的平均波长为。假设照射到钾箔上面的光能被钾箔完全吸收。 （1）根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量（h是普朗克常量）。 （2）假设照射在钾箔上的能量能被钾箔完全吸收，求：钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式（用题目中的物理符号表示）。 【答案】（1）见证明；（2） 【详解】（1）由爱因斯坦的光子说，则有 由质能方程      可得光子的动量 又 可得 证毕 （2）钾箔在垂直入射光方向上单位面积上吸收的功率 t时间内钾箔单位面积上吸收的光子的个数 单个光子的动量 对单位面积上N个光子，由动量定理可得 联立解得钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式 18．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次，若将它注射到一位病人的血管中，15h后从该病人身上抽取10mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5h，此病人全身血液总量为多少L。 【答案】3.75 【详解】两次测量的时间间隔为15h，即3个半衰期。第一次测量时每分钟衰变6000次，3个半衰期后，每分钟衰变次数应为 现10mL血液中每分钟衰变2次，故血液总量应是 19．反冲是常见的现象。 (1)静止的铀核（U）放出1个动能为E的未知粒子后，衰变为1个钍核（Th）。 a．请写出上述衰变过程的核反应方程； b．求反冲的钍核的动能Ek。（计算中可忽略质子和中子质量的差异，不考虑相对论效应） (2)如图所示，以地心为参考系，卫星只在地球引力的作用下沿与赤道面共面的椭圆轨道运动。卫星的发动机短暂点火可使卫星变更轨道。已知卫星的质量（不包含即将喷出的燃料）为M，点火后燃料气体在极短时间内一次性向后喷出质量为Δm的燃料。假设无论发动机在什么位置短暂点火，点火后喷出气体相对点火后卫星的速度大小u都相同。如果想使点火前后卫星（不包含已喷出的燃料）机械能增量最大，请通过分析，指出最佳的点火位置。 【答案】(1)a．   b． (2)见解析 【详解】（1）a．核反应方程 b．设质子和中子的质量均为m、衰变后氦核的速度为v1、钍核的速度为v2，选氦核 运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有 4mv1−234mv2=0 又根据 可得 （2）卫星喷气的过程中，可认为卫星和喷出的气体所组成的系统动量守恒，设喷气前卫星沿椭圆轨道运动的速度为v0，喷气后卫星的速度为v，以喷气前卫星运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有 （M+Δm）v0=Mv+Δm（v-u） 或 M（v-v0）=-Δm（v-v0-u） （等效式为MΔv=-Δm(Δv-u）） （等效结果为） 喷气瞬间卫星的机械能变化量 或者 （等效表达式为ΔE=M（2v0+Δv）Δv或MΔvv0+MΔv2） 式中除v0外都是常数，卫星在椭圆轨道上运动速度v0越大的地方喷气，喷气前后卫星的机械能增量越大，因此卫星应该在其速率最大的近地点处点火喷气。 试卷第12页，共16页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $