Question

（選修3-5）
（1）核能是一種高效的能源．
①在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應堆有三道防護屏障：燃料包殼，壓力殼和安全殼（見圖甲）．結(jié)合圖乙可知，安全殼應當選用的材料是

混凝土

．

②圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖2分析工作人員受到了

β

射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了

γ

射線的輻射．
（2）下列說法正確的是
A．盧瑟福的a粒子散射實驗揭示了原子核有復雜的結(jié)構(gòu)
B．受普朗克量子論的啟發(fā)，愛因斯坦在對光電效應的研究中，提出了光子說
C．核反應方程

238 92

U→

234 90

Th+

4 2

He屬于裂變
D．宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它的波動性
E．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，物體具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關系
F．β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的
G．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中需要吸收能量
H．升高放射性物質(zhì)的溫度，可縮短其半衰期
I．氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論可知氫原子的電勢能增大，核外電子的運動加速度增大
J．對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于這個波長，才能產(chǎn)生光電效應
（3）如圖所示，質(zhì)量為M=2kg的足夠長的小平板車靜止在光滑水平面上，車的一端靜止著質(zhì)量為M_A=2kg的物體A（可視為質(zhì)點）．一個質(zhì)量為m=20g的子彈以500m/s的水平速度迅即射穿A后，速度變?yōu)?00m/s，最后物體A靜止在車上．若物體A與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．（g取10m/s²）
①平板車最后的速度是多大？
②全過程損失的機械能為多少？
③A在平板車上滑行的距離為多少？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)射線的穿透能力結(jié)合圖象進行分析．
（2）盧瑟福的a粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；通過核反應的特點以及生成物確定核反應的類型；宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，波長越小，衍射現(xiàn)象越不明顯；β衰變中產(chǎn)生的電子來自原子核，是原子核中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子產(chǎn)生的；中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中有質(zhì)量虧損，向外輻射能量；半衰期的大小與溫度、壓強和所處的化學狀態(tài)無關，由原子核內(nèi)部因素決定；根據(jù)原子能量的變化確定軌道半徑的變化，結(jié)合庫侖引力提供向心力判斷電子動能的變化，從而得知電勢能的變化．
（3）①子彈射入木塊的過程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，根據(jù)動量守恒定律求出子彈射出木塊后，木塊的速度，木塊和小車組成的系統(tǒng)又動量守恒，根據(jù)動量守恒定律求出它們的共同速度，即平板車最終的速度．
②根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒得：系統(tǒng)損失的動能即為全程損失的機械能．
③物體和平板車損失的機械能全轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)發(fā)熱，根據(jù)能量守恒定律求出A在平板車上滑行的距離．

解答：解：（1）在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，結(jié)合圖乙可知，安全殼應當選用的材料是混凝土．
（2）從圖乙可知，α射線的穿透能力最弱，γ射線的穿透能力最強，當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，可知工作人員受到了β射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了γ射線的輻射．
（2）A、盧瑟福的a粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．故A錯誤．
B、受普朗克量子論的啟發(fā)，愛因斯坦在對光電效應的研究中，提出了光子說．故B正確．
C、核反應方程

238 92

U→

234 90

Th+

4 2

He屬于α衰變．故C錯誤．
D、根據(jù)λ=

h

p

，知宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，不易觀察到它的波動性，故D錯誤．
E、根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，E=mc²，物體具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關系．故E正確．
F、β衰變中產(chǎn)生的β射線是原子核中的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子產(chǎn)生的．故F錯誤．
G、中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中有質(zhì)量虧損，釋放能量．故G錯誤．
H、半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度無關．故H錯誤．
I、氫原子輻射出一個光子后，能量減小，軌道半徑減小，根據(jù)k

e2

r2

=m

v2

r

知，電子動能增大，則電勢能減�。�故I錯誤．
J、對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于這個波長，才能產(chǎn)生光電效應．故J正確．
故選BEJ．
（3）①研究子彈、物體打擊過程，動量守恒有：mv₀=mv′+M_A v
代入數(shù)據(jù)得v=

m(v0-v′)

MA

=4m/s
同理分析M和M_A系統(tǒng)自子彈穿出后直至相對靜止有：
M_A v=（M+M_A）v_車
代入數(shù)據(jù)得平板車最后速度為：v車=

MAv

M+MA

=2m/s
②根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒得：系統(tǒng)損失的動能即為全程損失的機械能
所以E_損=E_km-（E′_km+E_KM+E_KMA）=2392J
③同理，經(jīng)分析可知，物體和平板車損失的機械能全轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)發(fā)熱，假設A在平板車上滑行距離為s
則有Q=μM_A gs=

1

2

MAv2-

1

2

(M+MA)

v

2 車

所以代入數(shù)據(jù)得 s=0.8m
故答案為：（1）①混凝土   ②β；γ（2）BEJ
（3）①2m/s，②2392J．③0.8m．

點評：本題考查了選修3-5中的內(nèi)容，難度不大，關鍵要熟悉教材，牢記并理解基本概念和基本規(guī)律，并能熟練運用．