12.人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程.请按要求回答下列问题.

(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献.

请选择其中的两位，指出他们的主要成绩.

①　　　　　　　　　；

②　　　　　　　　　.

在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，图示为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途.

　　　　　　　　　　　　.

(2)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用做减速剂.中子在重水中可与H核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

[2007年高考·山东理综卷]

解析：(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就)；玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱(或其他成就)；查德威克发现了中子(或其他成就).

α射线电离作用强，用于消除有害静电；β射线贯穿能力强，可用于工业生产控制；γ射线贯穿能力最强，可用于工业探伤.

(2)设中子的质量为M_n，靶核的质量为M，中子碰撞前的速度为v₀、碰撞后的速度为v₁，靶核碰撞后的速度为v₂.

由动量守恒定律有：

M_nv₀＝M_nv₁+Mv₂

由能量守恒定律有：M_nv＝M_nv+Mv

解得：v₁＝v₀

在重水中靶核的质量：M_H＝2M_n

v_1H＝v₀＝－v₀

在石墨中靶核的质量：M_C＝12M_n

v_1C＝v₀＝－v₀

中子与重水靶核碰后的速度较小，故重水的减速效果更好.

(1)略　(2)重水

11.(1)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有　　.

(2)场强为E、方向竖直向上的匀强电场中有两小球A、B，它们的质量分别为m₁、m₂，电荷量分别为q₁、q₂.A、B两球由静止释放，重力加速度为g，则小球A和B组成的系统动量守恒应满足的关系式为　　　.

(3)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 P衰变成 Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是　　　　.P是 P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg的 P随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的 P经多少天的衰变后还剩0.25 mg？

[2008年高考·江苏物理卷]

解析：(1)A为康普顿效应，B为光电效应，这两种现象都深入揭示了光的粒子性.

C为α粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式结构模型.D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续.

(2)系统动量守恒的条件为所受合外力为零.即电场力与重力平衡E(q₁+q₂)＝(m₁+m₂)g.

(3)由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：P→Si+e，可知这种粒子是正电子.由图象可知，P的半衰期为14天，4 mg的P衰变后还剩0.25 mg，经历了4个半衰期，所以为56天.

答案：(1)AB　(2)E(q₁+q₂)＝(m₁+m₂)g

(3)正电子　56天

10.(1)氢原子第n能级的能量E_n＝，其中E₁是基态能量.而n＝1,2,3，…若一氢原子发射能量为－E₁的光子后处于比基态能量高出－E₁的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？

(2)一速度为v的高速α粒子(He)与同方向运动的氖核(Ne)发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止.求碰撞前后氖核的速度.(不计相对论修正)

[2007年高考·海南物理卷]

解析：(1)设氢原子发射光子前后分别位于第l与第m能级，依题意有：

－＝－E₁

－E₁＝－E₁

解得：m＝2，l＝4.

(2)设碰撞前后氖核速度分别为v₀、v_Ne，由动量守恒与机械能守恒定律得：

m_αv+m_Nev₀＝m_Nev_Ne

　m_αv²+m_Nev＝m_Nev

且＝

解得：v₀＝v＝v

v_Ne＝v＝v.

答案：(1)2　4　(2)v

9.如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零.用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器的指针张角减小，此现象说明锌板带　　 电(填“正”或“负”)；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率　　红外线的频率(填“大于”或“小于”).

[2008年高考·上海物理卷]

解析：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因锌板被紫外线照射后发生光电效应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌板正电荷中和一部分电荷后偏角减小.用红外线照射锌板时，验电器指针偏角不变，锌板未发生光电效应，说明锌板的极限频率大于红外线的频率.

答案：正　大于

8.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为Th→Rn+xα+yβ，其中[2008年高考·重庆理综卷](　)

A.x＝1，y＝3　 B.x＝2，y＝3

C.x＝3，y＝1　 D.x＝3，y＝2

解析：本题考查的是放射性元素衰变的有关知识，属于较容易的题目.衰变方程为： Th→Rn+xHe+ye，由质量数守恒和电荷数守恒得：

232＝220+4x,90＝86+2x－y

解得：x＝3，y＝2.

答案：D

7.一个氡核 Rn衰变成钋核 Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及Rn 衰变成 Po的过程放出的粒子是[2008年高考·天津理综卷](　)

A.0.25 g，α粒子　　　B.0.75 g，α粒子

C.0.25 g，β粒子　 D.0.75 g，β粒子

解析：经过了2个半衰期，1 g的氡剩下了0.25 g，衰变了0.75 g，根据核反应方程的规律知，在反应前后的质量数和核电荷数守恒可得出是α粒子，所以选项B正确.

答案：B

6.下列说法正确的是[2008年高考·四川理综卷](　)

A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转

B.β射线比α射线更容易使气体电离

C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变

D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变

解析：γ射线中的γ光子不带电，故在电场与磁场中都不会发生偏转，故选项A正确；α粒子的特点是电离能力很强，故选项B错误；太阳辐射的能量主要来源于轻核的聚变，故选项C错误；目前核反应堆产生的能量都来源于重核的裂变，故选项D错误.

｀｀答案：A

5.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al+He→X+n.下列判断正确的是[2008年高考·广东物理卷](　)

A.n是质子

B.n是中子

C.X是 Si的同位素

D.X是 P的同位素

解析：根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确.

答案：BD

4.关于天然放射现象，下列说法正确的是[2007年高考·四川理综卷](　)

A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期

B.放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强

C.当放射性元素原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变

D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线

解析：衰变是指原子核的变化，并不是指核子的变化，选项A错误.α粒子的贯穿本领最低，选项B错误.β衰变在原子核内部发生，与核外电子无关，选项C错误.

答案：D

3.92U 衰变为 86Rn 要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为[2007年高考·上海物理卷](　)

A.2、4　B.4、2　C.4、6　D.16、6

解析：由质量数守恒：238＝222+m×4

可得：m＝4

由电荷数守恒：92＝86+m×2－n

可得：n＝2.

答案：B