第十六章 近代物理（综合训练）（安徽专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十六章 近代物理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单选题：每小题4分，共32分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B B C D A C B 二、多选题：每小题5分，共10分。 题号 9 10 答案 AB CD 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（9分） 【答案】 【详解】[1]正、负电子对撞后湮灭成为两个同频率的γ光子，该核反应方程为； [2]根据洛伦兹力提供向心力 正、负电子进入对撞机时的动能为 联立解得 [3]正、负电子对撞湮灭时动量守恒，能量守恒，则有 正、负电子对撞湮灭后产生的光子频率为 12．（9分） 【答案】 11460 β 【详解】[1] 根据图像可知，碳14剩余四分之一的时间约11460年，即该古木的年代距今约11460年； [2] 根据质量数守恒和电荷数守恒，所以衰变方程为 发生的是β衰变； [3] 由碳14中子数为 氮14中子数为 碳14和氮14中含有的中子个数之比为。 13．（10分） 【答案】（1）；（2）①；②不合理，根据经典的电磁理论我的计算结果为，而由爱因斯坦的光电效应实验规律知当入射光的频率超过截止频率vc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时的。所以，经典电磁理论解释光电效应是不合理的 【详解】（1）由爱因斯坦的光电效应方程 单色光的频率 知该单色光使钾箔产生光电子的最大初动能 （2）①设电子将被逐出的时间为t 由题意知 代入数据得 ②略。 14．（14分） 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：           （2）反应前后质量亏损为            根据爱因斯坦质能方程 得            （3）一个在裂变反应中 根据爱因斯坦质能方程 可以求出释放能量为       这颗原子弹中发生裂变的铀235的质量约为       铀235的摩尔质量M约为235g/mol，所以            代入数据得 15．（16分） 【答案】(1)， (2)， (3) 【详解】（1）碳衰变的方程为 因衰变释放的电子无比结合能，故一个碳14衰变释放的核能为 （2）粒子在两板间做类平抛运动，设粒子经过点时的速度方向与轴正方向间夹角为，板间运动时间为，沿轴负方向，粒子做匀加速直线运动，满足 解得 则沿轴正方向有 解得 故粒子经过点时的速度大小 粒子从点出射时，速度方向与轴正方向间夹角满足 解得 设粒子在圆形磁场中运动的半径为，轨迹如图所示 由几何关系有 解得 由 解得 （3）对粒子配一个沿轴正方向的速度，使其满足 可得 则粒子在该方向的分运动为匀速直线运动。由几何关系可知粒子从点进入区域Ⅱ时的速度方向与轴正方向间的夹角大小为，则可得粒子另一分运动为初速度大小为，方向与轴负方向间夹角为的匀速圆周运动，如图所示 故当粒子在区域Ⅱ中第一次速度方向与轴平行，即圆周运动的分运动速度第一次平行于轴时，该分运动转过。分运动为圆周运动的周期 则经历时间为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十六章 近代物理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理选择性必修第三册第四章、第五章 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．用质子轰击锂原子核（），使其分裂成两个相同的粒子，其核反应方程为。下列说法正确的是（      ） A．锂原子核中有7个中子 B．粒子是氦原子核（） C．该核反应属于衰变 D．反应过程中质量守恒 【答案】B 【详解】A．锂原子核（）中质量数是7，质子数是3，所以中子数是4，故A错误； B．根据核反应的电荷数守恒、质量数守恒，反应前总电荷数为 总质量数为 故的电荷数和质量数分别为， 对应氦原子核，故B正确； C．衰变是重核自发放出粒子的核反应，该反应是用质子轰击锂核引发的人工核转变，不属于衰变，故C错误； D．核反应满足质量数守恒，但反应过程会释放或吸收大量能量，根据爱因斯坦的质能方程，核反应过程质量不守恒，故D错误。 故选B。 2．探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A． B．频率为v₁的光的波长为 C．频率为v₂的光子的动量为 D．两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 【答案】B 【详解】A．由光电效应方程得光电子最大初动能 光电子从阴极到对阴极有 联立解得 代入数据得，故A错误； B．频率为的光有 代入数据得，故B正确； C．频率为的光子的动量，故C错误； D．光电流的大小相等是在单位时间内打出的光电子到达阳极的数目相等，并不是在单位时间内从阴极打出的光电子数相等，仅代表单位时间内到达阳极的光电子数相等，故D错误。 故选B。 3．关于下列四幅图的说法正确的是（      ） A．甲图为粒子散射实验装置，卢瑟福通过分析实验结果，发现了质子和中子 B．乙图为原子核的比结合能示意图，由图可知原子核中的平均核子质量比的要大 C．丙图为链式反应示意图，核反应放出巨大能量，原子弹爆炸及太阳内部均属于该种核反应 D．丁图为氡的衰变图像，由图可知10个氡经过3.8天后还剩5个 【答案】B 【详解】A．卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；质子由卢瑟福在原子核人工转变实验中发现，中子由查德威克发现，故A错误； B．和中质子数均等于中子数，因此未结合时每个核子的平均质量相同。的比结合能较大，其核子结合后的平均质量较小，所以原子核中核子的平均质量较大，故B正确； C．丙图表示重核裂变的链式反应。原子弹利用重核裂变释放能量，太阳内部的能量主要来自轻核聚变，二者不是同一种核反应，故C错误； D．半衰期反映大量原子核衰变的统计规律，不能据此断定10个氡核经过一个半衰期后恰好剩余5个，故D错误。 故选B。 4．如图所示，从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上产生干涉条纹，该实验说明（      ） A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子的波是一种电磁波 【答案】C 【详解】A．本实验中的粒子是电子，研究对象不是光，不能据此说明光具有波动性，故A错误； B．本实验没有研究光的波粒二象性，不能据此得到选项B的结论，故B错误； C．电子束通过双缝后形成干涉条纹，干涉是波动性的表现，说明微观粒子具有波动性，故C正确； D．该实验说明的是电子具有物质波性质，不能说明这种波是电磁波，故D错误。 故选C。 5．如图所示是解释康普顿效应的示意图，下列说法正确的是（      ） A．光子与电子不是正碰，动量不守恒 B．碰撞后光子波长等于碰撞前光子波长 C．碰撞后光子速度小于碰撞前光子速度 D．碰撞后光子频率小于碰撞前光子频率 【答案】D 【详解】A．无论正碰还是斜碰，系统所受的合外力为零，碰撞过程都遵循动量守恒定律，故A错误； BD．由于光子与电子碰撞后，光子的部分能量传递给电子，所以光子能量一定减小，根据公式 可知图中碰撞后光子频率一定小于碰撞前光子频率，碰撞后光子的波长一定大于碰撞前光子的波长，故B错误，D正确； C．根据爱因斯坦相对论的光速不变原理，光子的速度为c，碰撞前后不变，故C错误。 故选D。 6．氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核高速旋转。取无穷远处为零电势能点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能，e为电子电荷量，k为静电力常量。如图所示，氢原子核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需要吸收的能量为E，则（      ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】轨道1上的电势能 轨道2上的电势能 轨道1上有 解得对应动能 轨道2上有 解得对应动能 轨道2上总能量 轨道1上总能量 核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需吸收的能量 故A正确。 7．钍（Thorium，符号Th）是一种天然放射性重金属元素。1815年瑞典化学家贝齐里乌斯先命名后证实，是唯一一个先有名字再被发现的元素，以北欧神话雷神“托尔”（Thor）命名。2025年10月，中国科学院上海应用物理研究所牵头的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）首次实现钍铀核燃料转换。如图所示，一静止的原子核（钍）在点发生衰变，放出一个粒子并产生新核X，它们在匀强磁场中的运动轨迹如图中、所示。已知钍核质量为，新核X质量为，粒子质量为，真空中的光速为，下面说法正确的是（      ） A．是新核X的轨迹 B．衰变方程为 C．衰变释放的核能为 D．100个原子核经过一个半衰期后一定只剩下50个原子核 【答案】C 【详解】AB．原子核原来静止，衰变瞬间外力冲量可忽略。选新核的初动量方向为正方向，设新核与放出粒子的动量大小分别为和，由动量守恒定律得 因此，两产物动量大小相等、初速度方向相反。题图表示两产物在垂直纸面向里的匀强磁场中的运动轨迹，两条轨迹在点都向左侧弯曲，说明两产物在该点所受洛伦兹力同向。结合左手定则可知两产物带异种电荷；新核带正电，故放出的是电子，发生的是衰变。根据质量数和电荷数守恒，新核的质量数仍为234，电荷数增至91。设任一产物的质量、速率、电荷量绝对值和轨迹半径分别为，，和，磁感应强度为，由洛伦兹力提供向心力得 结合动量定义，整理得 两产物动量大小相等，新核电荷量绝对值大于电子，故新核轨迹半径较小，对应轨迹，轨迹属于电子。该衰变不是衰变，故AB错误； C．衰变过程的质量亏损为 由质能方程，可得释放的核能为，故C正确； D．半衰期是大量原子核中约有半数发生衰变所需的时间，反映的是统计规律。单个原子核何时衰变具有随机性，100个原子核经过一个半衰期后，剩余数目不一定恰为50，故D错误。 故选C。 8．1896年塞曼发现原子在足够强的外加匀强磁场中，光谱谱线会发生分裂，该现象称为塞曼效应。此效应广泛应用于天文恒星磁场探测、精密光谱分析、原子能级精准标定等领域。在天文观测中，科学家通过观测太阳黑子区域的塞曼分裂谱线，可以推测其磁感应强度。如图所示，观测中发现某条谱线在无磁场时频率为，在外磁场作用下分裂为三条谱线。若已知该谱线对应的原子能级差（h为普朗克常量），且此原子能级差与B成正比，其比例系数取决于基本物理常数。以下分析正确的是（　　） A．电子绕核运动时，洛伦兹力始终不做功，因此原子能级不会发生任何改变 B．光子频率的改变量与磁场强度B成正比，其比例系数与普朗克常数h和电子电荷量e有关 C．可以测得月光中某种光的塞曼分裂谱线，从而推测月球的磁感应强度 D．根据题中图示信息可以推得，分裂后三条谱线的波长关系应该满足 【答案】B 【详解】A．虽然洛伦兹力对运动电荷不做功，但外加磁场会与电子的轨道磁矩发生相互作用，会产生附加能量，导致原来的能级分裂，因此原子能级会发生改变，故A错误； B．由题意可知，原子能级差的变化量与磁感应强度B成正比，即 又根据光子能量公式 即 在塞曼效应中，k与电子电荷量e、电子质量（）等有关，因此，光子频率的改变量与磁场强度B成正比，其比例系数与普朗克常数h和电子电荷量e有关，故B正确； C．月光是月球反射的太阳光，其光谱特征主要反映太阳表面的物理性质。月光并非月球自身原子受激辐射产生的光，且月球表面反射过程不会产生类似原子能级分裂的塞曼效应，因此无法通过观测月光的塞曼分裂谱线来推测月球的磁感应强度，故C错误； D．由图可知，分裂后的三条谱线频率分别为，， 根据波长与频率的关系 所以 整理可得，故D错误。 故选B。 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图所示，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的照射，则下面的判断正确的是（      ） A．射到b点的可能是α射线 B．射到b点的可能是β射线 C．射到a点的可能是α射线或β射线 D．射到a点的一定是γ射线 【答案】AB 【详解】ABC．在该匀强电场和匀强磁场共存的区域中带电粒子同时受到电场力与洛伦兹力，若带电粒子沿直线通过该区域，则由平衡条件得 解得带电粒子速度与电场强度E、磁感应强度B的大小关系为 因此带电粒子在该区域是否偏转取决于射出速度的大小与电场强度E、磁感应强度B的关系。 天然放射性物质射出三种射线时速度关系满足，若α射线射到a点，即 则对β射线中粒子分析得 β射线中粒子带负电，刚进入该区域时射线中粒子所受电场力水平向左，洛伦兹力水平向右，β射线中粒子所受合力向右，即可向右偏射到b点。 若β射线中粒子射到a点，即 则对α射线中粒子分析得 α射线中粒子带正电，刚进入该区域时射线中粒子所受电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，α射线中粒子所受合力向右，即可向右偏射到b点。 综上所述，射到a点的只可能是α射线、β射线其中一种，故AB正确，C错误； D．γ射线不带电，不受电场力与洛伦兹力，故其沿直线射到a点，但由上述分析射到a点的还有α射线、β射线其中一种，故D错误。 故选AB。 10．2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现。已知质子的质量为，中子的质量为，氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中的光速为。下列说法正确的是（      ） A．现在的核电站也是利用该原理发电 B．该反应放出能量为 C．该反应亏损质量为 D．氦核的核子平均质量为 【答案】CD 【详解】A．现在的核电站利用重核裂变原理发电，而题目描述的是核聚变，故A错误； B．该反应放出能量为，故B错误； C．根据质能方程，可得该反应亏损质量为，故C正确； D．由2质子和2中子组成，自由核子总质量，总结合能 解得氦核的核子平均质量，故D正确。 故选CD。 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（9分）正、负电子（、）从静止开始分别经过同一回旋加速器加速后，从回旋加速器D形盒边缘引出后注入到正负电子对撞机中。在对撞机中，正、负电子对撞后湮灭成为两个同频率的γ光子。该核反应方程为______，若回旋加速器D形盒中的磁感应强度为B0，半径为R，正、负电子质量都为m，电量为e，真空中光速为c，普朗克常量为h，则正、负电子进入对撞机时分别具有的动能E=______。正、负电子对湮灭后产生的光子频率ν=______。 【答案】 【详解】[1]正、负电子对撞后湮灭成为两个同频率的γ光子，该核反应方程为； [2]根据洛伦兹力提供向心力 正、负电子进入对撞机时的动能为 联立解得 [3]正、负电子对撞湮灭时动量守恒，能量守恒，则有 正、负电子对撞湮灭后产生的光子频率为 12．（9分）碳14（）是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子，可衰变为氮14（N）。其各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约______年；碳14发生的是______衰变；碳14和氮14中含有的中子个数之比为______。 【答案】 11460 β 【详解】[1] 根据图像可知，碳14剩余四分之一的时间约11460年，即该古木的年代距今约11460年； [2] 根据质量数守恒和电荷数守恒，所以衰变方程为 发生的是β衰变； [3] 由碳14中子数为 氮14中子数为 碳14和氮14中含有的中子个数之比为。 13．（10分）一个单色光源向四周均匀地发射能量，功率为P=2.2W，在离光源距离R=5m处，放置一小块钾箔，钾的逸出功为=2.2eV，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔。单色光的波长为，普朗克常量为h，光在真空中的速度为c。 （1）求该单色光使钾箔产生光电子的最大初动能（用题目中所给的物理符号表示）； （2）按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径。求： ①电子将被逐出的时间； ②根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理?谈谈你的看法。 【答案】（1）；（2）①；②不合理，根据经典的电磁理论我的计算结果为，而由爱因斯坦的光电效应实验规律知当入射光的频率超过截止频率vc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时的。所以，经典电磁理论解释光电效应是不合理的 【详解】（1）由爱因斯坦的光电效应方程 单色光的频率 知该单色光使钾箔产生光电子的最大初动能 （2）①设电子将被逐出的时间为t 由题意知 代入数据得 ②略。 14．（14分）原子弹和核反应堆都利用了原子核裂变产生的能量。前者可以给人类带来灾难，后者却能用来发电为人类造福。用一个中子轰击，可发生裂变反应生成和，并释放出几个中子，已知每个中子的质量，的质量，的质量，的质量，质量亏损相当于释放的能量，光速。 （1）请写出上述裂变中的核反应方程； （2）求一个在裂变反应中释放的核能的表达式（用、、、、表示）； （3）若某原子弹装料为的，其中大约有发生裂变，真实的裂变情况有很多种，假设发生的都是上述裂变反应，已知阿伏加德罗常数，求这颗原子弹释放的能量约为多少？（结果保留2位有效数字） 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：           （2）反应前后质量亏损为            根据爱因斯坦质能方程 得            （3）一个在裂变反应中 根据爱因斯坦质能方程 可以求出释放能量为       这颗原子弹中发生裂变的铀235的质量约为       铀235的摩尔质量M约为235g/mol，所以            代入数据得 15．（16分）碳具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮（），利用碳14的衰变测定年代是考古上常用的一种方法。如图所示，在平面直角坐标系中，第二象限有水平、正对放置的带电平行板电容器，下极板与负半轴重合，且右端位于坐标原点。第一、四象限存在垂直纸面向外的圆形匀强磁场Ⅰ，其边界最左端与轴相切于原点，边界最右端与区域Ⅱ的虚线边界相切于轴上的点，区域Ⅱ中存在范围足够大的正交分布的匀强电场和匀强磁场。图中点位于两极板左边缘的正中间，在点有碳发生一次衰变沿轴正方向射出粒子，粒子经两极板间电场偏转后恰好从原点进入圆形磁场Ⅰ，此后从点射入区域Ⅱ。已知粒子质量为，电荷量大小为，平行板电容器两极板长度为，板间距离为，板间匀强电场的电场强度大小为，圆形磁场的半径为，区域Ⅱ中的磁感应强度与区域Ⅰ大小相等、方向相反，电场强度大小，方向沿轴负方向，不计粒子重力。 (1)若碳14原子核的比结合能为，氮核的比结合能为，写出碳衰变的方程并求一个碳14衰变释放的核能； (2)求粒子经过点时的速度大小以及圆形磁场Ⅰ的磁感应强度大小； (3)求粒子从进入区域Ⅱ到第一次速度方向与轴平行的过程经历的时间。 【答案】(1)， (2)， (3) 【详解】（1）碳衰变的方程为 因衰变释放的电子无比结合能，故一个碳14衰变释放的核能为 （2）粒子在两板间做类平抛运动，设粒子经过点时的速度方向与轴正方向间夹角为，板间运动时间为，沿轴负方向，粒子做匀加速直线运动，满足 解得 则沿轴正方向有 解得 故粒子经过点时的速度大小 粒子从点出射时，速度方向与轴正方向间夹角满足 解得 设粒子在圆形磁场中运动的半径为，轨迹如图所示 由几何关系有 解得 由 解得 （3）对粒子配一个沿轴正方向的速度，使其满足 可得 则粒子在该方向的分运动为匀速直线运动。由几何关系可知粒子从点进入区域Ⅱ时的速度方向与轴正方向间的夹角大小为，则可得粒子另一分运动为初速度大小为，方向与轴负方向间夹角为的匀速圆周运动，如图所示 故当粒子在区域Ⅱ中第一次速度方向与轴平行，即圆周运动的分运动速度第一次平行于轴时，该分运动转过。分运动为圆周运动的周期 则经历时间为 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十六章 近代物理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考试范围：物理选择性必修第三册第四章、第五章 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。 1．用质子轰击锂原子核（），使其分裂成两个相同的粒子，其核反应方程为。下列说法正确的是（      ） A．锂原子核中有7个中子 B．粒子是氦原子核（） C．该核反应属于衰变 D．反应过程中质量守恒 2．探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A． B．频率为v₁的光的波长为 C．频率为v₂的光子的动量为 D．两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 3．关于下列四幅图的说法正确的是（      ） A．甲图为粒子散射实验装置，卢瑟福通过分析实验结果，发现了质子和中子 B．乙图为原子核的比结合能示意图，由图可知原子核中的平均核子质量比的要大 C．丙图为链式反应示意图，核反应放出巨大能量，原子弹爆炸及太阳内部均属于该种核反应 D．丁图为氡的衰变图像，由图可知10个氡经过3.8天后还剩5个 4．如图所示，从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上产生干涉条纹，该实验说明（      ） A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性 C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子的波是一种电磁波 5．如图所示是解释康普顿效应的示意图，下列说法正确的是（      ） A．光子与电子不是正碰，动量不守恒 B．碰撞后光子波长等于碰撞前光子波长 C．碰撞后光子速度小于碰撞前光子速度 D．碰撞后光子频率小于碰撞前光子频率 6．氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核高速旋转。取无穷远处为零电势能点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能，e为电子电荷量，k为静电力常量。如图所示，氢原子核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需要吸收的能量为E，则（      ） A． B． C． D． 7．钍（Thorium，符号Th）是一种天然放射性重金属元素。1815年瑞典化学家贝齐里乌斯先命名后证实，是唯一一个先有名字再被发现的元素，以北欧神话雷神“托尔”（Thor）命名。2025年10月，中国科学院上海应用物理研究所牵头的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）首次实现钍铀核燃料转换。如图所示，一静止的原子核（钍）在点发生衰变，放出一个粒子并产生新核X，它们在匀强磁场中的运动轨迹如图中、所示。已知钍核质量为，新核X质量为，粒子质量为，真空中的光速为，下面说法正确的是（      ） A．是新核X的轨迹 B．衰变方程为 C．衰变释放的核能为 D．100个原子核经过一个半衰期后一定只剩下50个原子核 8．1896年塞曼发现原子在足够强的外加匀强磁场中，光谱谱线会发生分裂，该现象称为塞曼效应。此效应广泛应用于天文恒星磁场探测、精密光谱分析、原子能级精准标定等领域。在天文观测中，科学家通过观测太阳黑子区域的塞曼分裂谱线，可以推测其磁感应强度。如图所示，观测中发现某条谱线在无磁场时频率为，在外磁场作用下分裂为三条谱线。若已知该谱线对应的原子能级差（h为普朗克常量），且此原子能级差与B成正比，其比例系数取决于基本物理常数。以下分析正确的是（　　） A．电子绕核运动时，洛伦兹力始终不做功，因此原子能级不会发生任何改变 B．光子频率的改变量与磁场强度B成正比，其比例系数与普朗克常数h和电子电荷量e有关 C．可以测得月光中某种光的塞曼分裂谱线，从而推测月球的磁感应强度 D．根据题中图示信息可以推得，分裂后三条谱线的波长关系应该满足 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图所示，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的照射，则下面的判断正确的是（      ） A．射到b点的可能是α射线 B．射到b点的可能是β射线 C．射到a点的可能是α射线或β射线 D．射到a点的一定是γ射线 10．2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现。已知质子的质量为，中子的质量为，氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中的光速为。下列说法正确的是（      ） A．现在的核电站也是利用该原理发电 B．该反应放出能量为 C．该反应亏损质量为 D．氦核的核子平均质量为 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11．（9分）正、负电子（、）从静止开始分别经过同一回旋加速器加速后，从回旋加速器D形盒边缘引出后注入到正负电子对撞机中。在对撞机中，正、负电子对撞后湮灭成为两个同频率的γ光子。该核反应方程为______，若回旋加速器D形盒中的磁感应强度为B0，半径为R，正、负电子质量都为m，电量为e，真空中光速为c，普朗克常量为h，则正、负电子进入对撞机时分别具有的动能E=______。正、负电子对湮灭后产生的光子频率ν=______。 12．（9分）碳14（）是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子，可衰变为氮14（N）。其各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约______年；碳14发生的是______衰变；碳14和氮14中含有的中子个数之比为______。 13．（10分）一个单色光源向四周均匀地发射能量，功率为P=2.2W，在离光源距离R=5m处，放置一小块钾箔，钾的逸出功为=2.2eV，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔。单色光的波长为，普朗克常量为h，光在真空中的速度为c。 （1）求该单色光使钾箔产生光电子的最大初动能（用题目中所给的物理符号表示）； （2）按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径。求： ①电子将被逐出的时间； ②根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理?谈谈你的看法。 14．（14分）原子弹和核反应堆都利用了原子核裂变产生的能量。前者可以给人类带来灾难，后者却能用来发电为人类造福。用一个中子轰击，可发生裂变反应生成和，并释放出几个中子，已知每个中子的质量，的质量，的质量，的质量，质量亏损相当于释放的能量，光速。 （1）请写出上述裂变中的核反应方程； （2）求一个在裂变反应中释放的核能的表达式（用、、、、表示）； （3）若某原子弹装料为的，其中大约有发生裂变，真实的裂变情况有很多种，假设发生的都是上述裂变反应，已知阿伏加德罗常数，求这颗原子弹释放的能量约为多少？（结果保留2位有效数字） 15．（16分）碳具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮（），利用碳14的衰变测定年代是考古上常用的一种方法。如图所示，在平面直角坐标系中，第二象限有水平、正对放置的带电平行板电容器，下极板与负半轴重合，且右端位于坐标原点。第一、四象限存在垂直纸面向外的圆形匀强磁场Ⅰ，其边界最左端与轴相切于原点，边界最右端与区域Ⅱ的虚线边界相切于轴上的点，区域Ⅱ中存在范围足够大的正交分布的匀强电场和匀强磁场。图中点位于两极板左边缘的正中间，在点有碳发生一次衰变沿轴正方向射出粒子，粒子经两极板间电场偏转后恰好从原点进入圆形磁场Ⅰ，此后从点射入区域Ⅱ。已知粒子质量为，电荷量大小为，平行板电容器两极板长度为，板间距离为，板间匀强电场的电场强度大小为，圆形磁场的半径为，区域Ⅱ中的磁感应强度与区域Ⅰ大小相等、方向相反，电场强度大小，方向沿轴负方向，不计粒子重力。 (1)若碳14原子核的比结合能为，氮核的比结合能为，写出碳衰变的方程并求一个碳14衰变释放的核能； (2)求粒子经过点时的速度大小以及圆形磁场Ⅰ的磁感应强度大小； (3)求粒子从进入区域Ⅱ到第一次速度方向与轴平行的过程经历的时间。 试卷第2页，共14页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $