Question

（选修3-5）
（1）核能是一种高效的能源．
①在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（见图甲）．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是______．

②图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图2分析工作人员受到了______射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了______射线的辐射．
（2）下列说法正确的是
A．卢瑟福的a粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
B．受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
C．核反应方程U→Th+He属于裂变
D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
E．根据爱因斯坦质能方程，物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系
F．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
G．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量
H．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期
I．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
J．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
（3）如图所示，质量为M=2kg的足够长的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为M_A=2kg的物体A（可视为质点）．一个质量为m=20g的子弹以500m/s的水平速度迅即射穿A后，速度变为100m/s，最后物体A静止在车上．若物体A与小车间的动摩擦因数μ=0.5．（g取10m/s²）
①平板车最后的速度是多大？
②全过程损失的机械能为多少？
③A在平板车上滑行的距离为多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据射线的穿透能力结合图象进行分析．
（2）卢瑟福的a粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型；通过核反应的特点以及生成物确定核反应的类型；宏观物体的物质波波长非常小，波长越小，衍射现象越不明显；β衰变中产生的电子来自原子核，是原子核中的中子转变为质子和电子产生的；中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，向外辐射能量；半衰期的大小与温度、压强和所处的化学状态无关，由原子核内部因素决定；根据原子能量的变化确定轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力判断电子动能的变化，从而得知电势能的变化．
（3）①子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律求出子弹射出木块后，木块的速度，木块和小车组成的系统又动量守恒，根据动量守恒定律求出它们的共同速度，即平板车最终的速度．
②根据能量转化和守恒得：系统损失的动能即为全程损失的机械能．
③物体和平板车损失的机械能全转化为系统发热，根据能量守恒定律求出A在平板车上滑行的距离．
解答：解：（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是混凝土．
（2）从图乙可知，α射线的穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强，当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，可知工作人员受到了β射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了γ射线的辐射．
（2）A、卢瑟福的a粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型．故A错误．
B、受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说．故B正确．
C、核反应方程U→Th+He属于α衰变．故C错误．
D、根据，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故D错误．
E、根据爱因斯坦质能方程，E=mc²，物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系．故E正确．
F、β衰变中产生的β射线是原子核中的中子转变为质子和电子产生的．故F错误．
G、中子与质子结合成氘核的过程中有质量亏损，释放能量．故G错误．
H、半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度无关．故H错误．
I、氢原子辐射出一个光子后，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子动能增大，则电势能减小．故I错误．
J、对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应．故J正确．
故选BEJ．
（3）①研究子弹、物体打击过程，动量守恒有：mv=mv′+M_A v
代入数据得
同理分析M和M_A系统自子弹穿出后直至相对静止有：
M_A v=（M+M_A）v_车
代入数据得平板车最后速度为：
②根据能量转化和守恒得：系统损失的动能即为全程损失的机械能
所以E_损=E_km-（E′_km+E_KM+E_KMA）=2392J
③同理，经分析可知，物体和平板车损失的机械能全转化为系统发热，假设A在平板车上滑行距离为s
则有Q=μM_A gs=
所以代入数据得 s=0.8m
故答案为：（1）①混凝土   ②β；γ（2）BEJ
（3）①2m/s，②2392J．③0.8m．
点评：本题考查了选修3-5中的内容，难度不大，关键要熟悉教材，牢记并理解基本概念和基本规律，并能熟练运用．