近代物理-2021-2023年高考物理真题分项汇编（江苏专用）（解析版）

专题16近代物理

1.（2021・江苏卷）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率力勺2,保

持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（）

【答案】C

【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达4极时动能的最

大值Ekm=Ue+hy-hyo

可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因力＜%,则图像C

正确，ABD错误。故选C。

2.（2021•江苏卷）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的;"N产生（C和另一种粒子

X,则*是（）

A.质子B.a粒子C,/粒子D.正电子

【答案】A

【详解】该核反应方程为:N+；nf（C+；H,可知X是质子。故选A。

3.（2022・江苏卷）上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）

A.频率减小B,波长减小C.动量减小D.速度减小

【答案】B

【解析】根据£=你可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据x=£,可知光子波长减小，故

v

h

A错误，B正确；根据P=不，可知光子的动量增加；又因为光子质量不变，根据可知光子速度增加，

X.

故C错误，D错误。故选B。

4.（2023•江苏卷）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的

光子，设波长为X。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N

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个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为人光速为C,求:

（1）每个光子的动量p和能量E;

（2）太阳辐射硬X射线的总功率尸。

【答案】（1）2=?，E=hg（2）4兀*出。

22SA

h

【解析】（1）由题意可知每个光子的动量为p=7

A

每个光子的能量为E=hv=h-

2

（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设f秒发射总光子数为小则2="二

tNS

可得“二--------

S

c4TTR2Nthc

所以t秒辐射光子的总能量W=E'=nh-=

2SA

太阳辐射硬X射线的总功率尸=*w=讨4兀KNh"c。

tSA

1.（2023•江苏省如东高级中学检测）用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.6eV的

光照射到光电管上时，电流表G有读数。移动变阻器的触头c,当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流

表读数为0,则以下说法正确的是（）

A.光电子的初动能可能为0.8eV

B.光电管阴极的逸出功为0.9eV

C.开关S断开后，电流表G示数为0

D.改用能量为2eV的光子照射，电流表G有电流，但电流较小

【答案】A

【解析】当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表的示数为0,可知遏止电压为0.9V,根据eUc

=Ekm,则光电子的最大初动能为0.9eV,则光电子的初动能可能为0.8eV,A正确；根据光电效应方程Ekm

=hv-Wo,则逸出功为Wo=/zv—Ekm=3.6eV—0.9eV=2.7eV,B错误；光电管接的是反向电压，当开关断

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开后，光电管两端的电压为0,逸出的光电子能够到达另一端，则仍然有电流流过电流表G,C错误；改用

能量为2eV的光子照射，因光电子能量小于逸出功，则不会发生光电效应，D错误。

2.（2023•江苏南通市模拟）在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电

流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则（）

A.甲光的强度小于乙光的强度

B.乙光的频率大于丙光的频率

C.丙光照射时，逸出的所有光电子的物质波波长都最短

D.当电压等于网时，甲、乙光对应的光电子的最大动能相等

【答案】D

1

【解析】根据eUc=5mVm2=〃V—胸，入射光的频率越高，对应的遏止电压“越大，甲光、乙光的遏止

电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，丙的遏止电压最大，所以丙光的频率最高；甲的饱和电流值大于

乙光，说明甲光的强度大于乙光的强度，故A、B错误；光电子动能越大，动量越大，由物质波波长公式％

h

=方可知其波长越短.丙光照射时，不是所有逸出的光电子的动能都是最大的，所以不是所有光电子的物质

波波长都最短，故C错误；当电压等于Uo时，静电力对甲、乙光对应的光电子做的功相等，甲光和乙光对

应的光电子的最大初动能相等，由动能定理知电压等于Uo时甲、乙光对应的光电子的最大动能相等，故D

正确。

3.（2023•江苏苏北七市联考）著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄

膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为加=9.1义10-31kg,加速后电子速度y=5.0xl06m/s,普朗克常

量-6.63x10-34j&则（）

A.该图样说明了电子具有粒子性

B.该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nm

C.加速电压越大，电子的物质波波长越大

D.使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越弱

【答案】B

【解析】题图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有

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h_h_

波动性，A错误；由德布罗意波长公式可得4=］，而动量〃=根也两式联立得2=嬴，）.15nm,该实验中电

h_________

子的德布罗意波长约为0.15nm,B正确；由德布罗意波长公式可得4=万，而动量p=N2mEk=72meU,两

h

式联立得2=啦嬴，加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，分辨本领越强，C、D错误。

4.（2023•江苏镇江模拟）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图

（a）、（b）、（c）所示的图像，贝U（）

A.图像（a）表明光具有波动性

B.图像（c）表明光具有粒子性

C.用紫外线观察不到类似的图像

D.实验表明光是一种概率波

【答案】D

【解析】题图（a）只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图（c）呈现干涉条纹，表明光具有波动性，

A、B错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；实验表明光是一种概率波，D

正确。

5.（2023•江苏连云港市模拟）科学家以高速电子束为“光源”利用冷冻电镜“拍摄”到了新冠病毒的3D影

像.冷冻电镜分辨率比光学显微镜高1000倍以上，可达0.2nm.不考虑相对论效应,下列说法正确的是（）

A.冷冻电镜的分辨率非常高，是由于电子的德布罗意波长长

B.用高倍光学显微镜也能拍摄到新冠病毒的影像

C.电子运动的速度越大，其德布罗意波的衍射能力越强

D.若用相同动能的质子代替电子，也能“拍摄”到新冠病毒的3D影像

【答案】D

【解析】影响冷冻电镜分辨率的直接因素是光源的波长，波长越短，加速电压越高，分辨率越高，病

毒比细菌还小得多，只有在电镜下才可以看到新冠病毒的影像，故A、B错误；电子运动的速度越大则其动

h

量越大，由可知其对应的德布罗意波波长越小，其德布罗意波的衍射现象越不明显，故C错误；由p

=际,p*,可得仁春,质子和电子的动能相同,质子质量大于电子质量,所以质子的波长小于

电子的波长，波长越短，分辨率越高，所以，更能“拍摄”到新冠病毒的3D影像，故D正确。

6.（2023•江苏省南京航空航天大学附属高级中学高三模拟）某实验小组用图甲所示电路研究“6两种

单色光的光电效应现象，通过实验得到光电流/与电压。的关系如图乙所示，由图可知（）

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A.光电子的最大初动能EkDEk"

B.若a光可以让处于基态的氢原子电离，则6光一定也可以

C,两种光照射金属K时的逸出功不一样

D.两种光的频率为＞出

【答案】B

【解析】由题图可得b光的遏止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，故A错误；金属的逸出功由

金属本身决定，故两种光照射金属K时的逸出功一样，故C错误；由eUc=，v—Wo,由题图可得b光照射

光电管时的遏止电压大，其频率大，即为＜咏，故D错误；b光的频率大，光子能量大，若。光可以让处于

基态的氢原子电离，则b光一定也可以，故B正确。

7.（2023•江苏盐城市模拟）氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处于〃=3能级的激发态.则

下列说法正确的是（）

A.这群氢原子最多能辐射出2种频率的光子

B.这群氢原子从"=3能级跃迁到"=1能级，辐射光子的波长最长

C.这群氢原子辐射光子的最小能量为12.09eV

D.处于w=3能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离

【答案】D

【解析】这群原子能辐射出C§=3种不同频率的光子，故A错误；根据能级差公式E,”则氢

原子从〃=3能级跃迁到”=1能级，辐射光子的能量最大，波长最短，故B错误；根据能级差公式可知氢

原子从"=3能级跃迁到n=2能级，辐射光子的能量最小，氢原子辐射光子的最小能量为AE32=E3—E2=

-1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV,故C错误；处于〃=3能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才

能电离，故D正确。

8.（2023•江苏苏州市模拟）目前我们学习过的核反应有4种类型，下列关于核反应方程的类型说法正

确的是（）

①彳fNa一■般Mg+—怛

②镯U+h一•¥2Xe+器Sr+2血

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③，F+,He一而Ne+田

④汨+汨一担e+H

A.①人工核转变、②核裂变、③核聚变、④衰变

B.①衰变、②核裂变、③核聚变、④人工核转变

C.①人工核转变、②核聚变、③衰变、④核裂变

D.①衰变、②核裂变、③人工核转变、④核聚变

【答案】D

【解析】#Na-彳lMg+de,属于0衰变；喳u+h-噌Xe+瑞Sr+2，n,属于核裂变；*F+tHe-

T§Ne+|H,属于人工核转变；汨+汨-SHe+向，属于核聚变。故选D。

9.（2023•江苏扬州市检测）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变.其衰变方程为畿U-2懿Th+X,裂

变方程为避U+8n—Y+瑞Kr+38n,其中肝U、山、Y、患Kr的质量分别为mi、m2>m3、nu，光在真空中的

传播速度为c、下列叙述正确的是（）

A.2卷u发生的是。衰变

B.Y原子核中含有56个中子

C.若提高温度，2馥U的半衰期将会变小

D.一个2馥U裂变时释放的能量为（mi—2m2—m3—m4）c2

【答案】D

【解析】根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X的质量数和电荷数分别为期,=238—234=

4,%=92—90=2,为氢原子核，所以嘴U发生的是a衰变，故A错误；Y的质量数和电荷数分别为4=235

+1-89-3=144,Z=92-36=56,由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为144

—56=88,故B错误；半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C错误；由于核裂变的过程中释放能量，

根据爱因斯坦质能方程得△E=A；WC2=（巾1—2利2—机3—%4）c2,故D正确。

10.（2023•江苏常州市模拟）某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能

及与入射光频率v的图像，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图像可能正确的是（）

【解析】由光电效应方程反=加一版，结合图像可知，极限频率为vo,有用）=0,换用其他金属

开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故极限频率不一样；最大初动能以与入射光频率v的图像的斜率

是普朗克常量，为定值，故图像D正确，A、B、C错误。

11.（2023•江苏南京市检测）图甲是探究光电效应实验电路图，光电管遏止电压&随入射光频率v的

变化规律如图乙所示。下列判断正确的是（）

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A.入射光的频率v不同，遏止电压《相同

B.入射光的频率v不同，光照强度不同，上一v图像的斜率相同

C.图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流

D.只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同

【答案】B

【解析】根据Ekm=M—Wo,又eUc=Ekm，所以有Uc=3—等，可见入射光的频率V不同，遏止电压

“不同，选项A错误；由—学知a—v图像的斜率左=/,与入射光的频率丫、光照强度无关，选项

B正确；题图甲所示电路中，必须把电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系，即当电压增

大到一定数值时，电流计将达到饱和电流，选项C错误；根据E1tm=加一皿可知在入射光频率相同的情况

下，光电子的最大初动能相同，与光照强度无关，选项D错误。

12.（2023•江苏省南京宁海中学模拟）如图所示，分别用波长为九2%的光照射光电管的阴极K,对应

的遏止电压之比为3：1,则光电管的截止频率对应的光的波长是（）

A.22B.3/1

C.4AD.6A

【答案】C

【解析】根据山=）孙112=牛一华得0&1=牛一牛，eUc2=M—华，其中拄，联立解得丸0=4九

Z47toZZoZZZoUc21

故选c。

13.（2023•江苏省阜宁中学检测）如图所示，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则

下列说法不正确的是（）

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A.增大单色光的强度，电流表的示数将增大

B.滑片尸向左移，电流表示数将减小，甚至为零

C.滑片尸向左移，电流表示数将增大

D.入射的单色光的频率一定大于阴极材料的截止频率

【答案】C

【解析】增大单色光的强度，则产生的光电流增大，电流表的示数增大，故A正确；滑片尸向左移时，

K极的电势比A极的高，光电管上加的是反向电压，故滑片左移的过程中，电流表示数将减小，甚至为零，

故B正确，C错误；单色光射到光电管的阴极时，电流表有示数，说明发生了光电效应，因此入射的单色

光的频率一定大于阴极材料的截止频率，故D正确。

14.（2023.江苏泰州市模拟）一个钻60原子核（磐Co）放出一个p粒子后衰变成一个保核侬Ni）,并

伴随产生了丫射线。已知钻核、P粒子、银核的质量分别为他1、加2、加3。下列说法正确的是（）

A.核反应中释放出的丫射线的穿透本领比（3粒子强

B.核反应中释放的能量为（他十侬一m1）c2

C.钻核（明Co）比银核（9蚓）更稳定

D.p粒子是钻原子核外的电子电离形成的

【答案】A

【解析】Y射线的频率高、波长短，具有很强的穿透性，P粒子是高速电子流，穿透本领也很强，但比

Y射线弱，故A正确；根据质能方程，核反应中释放的能量为AE=（mi—m2—m3）c2,故B错误；保核（煞

Ni）的平均结合能大于钻核（的Co）的平均结合能，则保核（ggNi）比钻核（的Co）更稳定，故C错误；P

粒子是钻原子核内的中子转化为质子产生的，故D错误。

15.（2023•江苏南京市八校联考）图示为氢原子能级图以及氢原子从〃=3、4、5、6能级跃迁到九=2

能级时辐射的四条光谱线，已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm,下列说

法正确的是（）

〃E/eV

8——0

5

4F-0.54

31-0.85

2--1.51

J二3.4

.r-—~~~一___

1-------------------13.6

A.四条谱线中波长最长的是Hs

B.用633nm的光照射能使氢原子从”=2能级跃迁到”=3能级

C.一群处于w=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线

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D.如果用能量为10.3eV的光子照射，能使基态的氢原子跃迁

【答案】C

【解析】根据能级跃迁规律可知6=及「耳，V节,可知四条谱线中波长中最长的是Ha，故A错误；

氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm,所以氢原子从n=2能级跃迁到n=3能

级也需要656nm的光照射，故B错误；一群处于w=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生C^=3种

谱线，故C正确；从基态跃迁到第一激发态需要能量10.2eV,故用能量为10.3eV的光子照射，不能使基

态的氢原子跃迁，故D错误。

16.（2023-江苏扬州市模拟）核电站中核反应堆的核反应方程式为检17+h-嘿：62+铝口+3向+201MeV

（201MeV为本核反应释放的核能），以下说法正确的是（）

A.这个反应属于轻核聚变

B.反应条件之一是铀块要达到临界体积

C.由这个反应可知检U的比结合能为201MeV

D.这个方程式可写为啼U-嘿Ba+器Kr+21n

【答案】B

【解析】这个反应属于重核裂变，故A错误；中子由于速度大，如果铀块太小中子穿过不留在里面，

故反应条件之一是铀块要达到临界体积，故B正确；201MeV是该反应所释放的能量，而比结合能是把原

子核拆分成单个核子需要吸收的能量或核子结合成原子核所释放的能量,两者意义不同，故C错误;2蜀U一嗤

Ba+弟Kr+2血的写法是错误的，因为箭头左侧的飨U是不会自发发生核反应的，也不符合重核裂变的物理

含义，故D错误。

17.（2023•江苏省淮海高级中学检测）原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的

是（）

B.§Li核比犯e核更稳定

C.两个汨核结合成夕He核时释放能量

D.2靛u核的平均结合能比然Kr核的大

【答案】C

【解析龙He核有4个核子，由比结合能图线可知,SHe核的比结合能约为7MeV,其结合能约为28MeV,

故A错误；比结合能越大，原子核越稳定，由题图可知，夕He核比§Li核的比结合能大，,He核比gLi核更稳

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定，故B错误；两个汨核结合成*He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量，故C正确；由比结

合能图线知，2弱U核的平均结合能比瑞Kr核的小，故D错误。

18.（2023•江苏省清河中学检测）笊核汨可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式6彳H-2S

He+21H+2jn+43.15MeV表示.海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核约为1.0xl（）22个，若全都发

生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量

约为2.9xl（）7j,1MeV=1.6x10-13J,则M约为（）

A.40kgB.100kg

C.400kgD.1000kg

【答案】C

【解析】根据核反应方程式，6个笊核聚变反应可释放出43.15MeV的能量，1kg海水中的笊核反应释

1nx1f）22

放的能量为—x43.15MeV=7.19xlO22MeV~1.15xlO10J,则相当于燃烧的标准煤的质量为M=

115x1O10

29xl07-kga396.6kg,约为400kg。故选C。

19.（2023•江苏省滨河中学检测）A、B是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其

中一个放出a粒子，另一个放出P粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中。、6与c、1分别表示各粒子

的运动轨迹，下列说法中正确的是（）

A.A放出的是a粒子，2放出的是p粒子

B.a为a粒子运动轨迹，d为0粒子运动轨迹

C.。轨迹中的粒子比6轨迹中的粒子动量小

D.磁场方向一定垂直纸面向外

【答案】A

【解析】放射性元素放出a粒子时，a粒子与反冲核的速度相反，但电性相同，则两个粒子受到的洛伦

兹力方向相反,两个粒子的运动轨迹应为外切圆；而放射性元素放出P粒子时,B粒子与反冲核的速度相反，

且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的运动轨迹应为内切圆，故3放出的是P粒

子，A放出的是a粒子，故A正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径厂=缁，放出的粒子与反冲核的动

量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故匕为a粒子运动轨迹，。为p粒子运动轨迹，故B、C错

误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于a粒子和0粒子的速度方

向未知，不能判断磁场的方向，故D错误。

20.（2023•江苏省涟水中学检测）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（）

A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

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C.光电效应揭示了光的粒子性

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

【答案】C

【解析】玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了经典理论中的一些

观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，

C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误。

21.（2023•江苏省太仓中学检测）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（）

A.放出光子，能量增加

B.放出光子，能量减少

C.吸收光子，能量增加

D.吸收光子，能量减少

【答案】B

【解析】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，

能量减少，故选B。

22.（2023•江苏省句容中学检测）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验

成果.表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为X+誉MgT秒A1,已知X、

笛Mg、酉A1的质量分别为如、出、彼，真空中的光速为c,该反应中释放的能量为E.下列说法正确的是（）

A.X为笊核汨

B.X为最核出

C.E—（mi+mz+mj）c2

D.E=（mi+m2-7/13）c2

【答案】D

【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1,电荷数为1,为旧，选项A、B错误；该反

应释放的能量为E=（mi+m2—m3）c2,选项C错误，D正确。

23.（2023•江苏省震泽中学模拟）目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子。氢原子第w

能级的能量为的=§，其中Ei=—13.6eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使〃=20的氢原子吸收一个光

子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（）

红外线M紫外线喊就线・

io-210，10°101102103

能量（eV）

A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子

C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子

【答案】A

【解析】要使处于"=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的

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—136

能量为E=0—（-^2-）eV=0.034eV,结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故选A。

24.（2023•江苏洪泽中学检测）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次

a衰变.放射出的a粒子（,He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨迹半径为R.以根、q分别表示a

粒子的质量和电荷量。

（1）放射性原子核用9X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该a衰变的核反应方程；

（2）a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；

（3）设该衰变过程释放的核能都转化为a粒子和新核的动能，新核的质量为求衰变过程的质量亏

损\m（光速为c）?

【答案】（1）2X-2JY+担e（2）繁察（3）然黑卫

【解析】（1）3X-2玛Y+,He

（2）洛伦兹力提供向心力，有qVaB=rr^?

qBRf2TIR2jim

crkrsAIVa~，=

JTTmTVa=qBD~

环形电流大小可=密

（3）衰变过程动量守恒，有0=°Y+pa

所以PY=-Pa，"―”表示方向相反。