2020屆高三物理總復(fù)習(xí)課時作業(yè)43 天然放射現(xiàn)象 新人教版

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1、課時作業(yè)43　天然放射現(xiàn)象 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．一個靜止的天然放射性元素的原子核在勻強磁場中發(fā)生衰變，所產(chǎn)生的新核和所放出的粒子的運動方向均垂直于磁場方向，如下圖所示，能正確反映其軌道的可能是(　　) 解析：由r＝，知α、β衰變的新核與對應(yīng)的α或β粒子具有等大、反向的動量，故r∝，大圓為α或β粒子，小圓為新核的徑跡，由左手定則可判斷出A、D正確． 答案：AD 2．由原子核的衰變規(guī)律可知(　　) A．放射性元素一次衰變可同時產(chǎn)生α射線和β射線 B．放射性元素發(fā)生β衰變時，新核的化學(xué)性質(zhì)不變 C．放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可

2、人為控制 D．放射性元素發(fā)生正電子衰變時，新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1 解析：一次衰變不可能同時產(chǎn)生α射線和β射線，只可能同時產(chǎn)生α射線和γ射線或β射線和γ射線；原子核發(fā)生衰變后，新核的核電荷數(shù)發(fā)生了變化，故新核(新的物質(zhì))的化學(xué)性質(zhì)理應(yīng)發(fā)生改變；發(fā)生正電子衰變，新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)減少1.選C. 答案：C 3．放射性在技術(shù)上有很多應(yīng)用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射線． 元素 射線 半衰期 元素 射線 半衰期 釙210 α 138天 鍶90 β 28年 氡222 β 3.8天 鈾238 α、β、γ

3、 4.5×103年 某塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓厚的聚乙烯膜通過軋輥把聚乙烯膜軋薄，利用適當?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻，可利用的元素是(　　) A．釙210　　　　　　　　　 B．氡222 C．鍶90 D．鈾238 解析：本題中測定聚乙烯薄膜的厚度，也就是要求射線可以穿透薄膜，因此α粒子就不合適了，射線穿透作用還要受薄膜厚度影響，γ射線穿透作用最強．薄膜厚度不會影響γ射線穿透，所以只能選用β射線，而氡222半衰期太小，鈾238半衰期太長，所以只有選C較合適． 答案：C 圖1 4．如圖1k－介子衰變的方程為k－→π－＋π0，其中k－介子和π－介子帶負

4、的基元電荷，π0介子不帶電．一個k－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑Rk－與Rπ－之比為2∶1.π0介子的軌跡未畫出．由此可知π－介子的動量大小與π0介子的動量大小之比為(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6 解析：根據(jù)題意，分別計算出帶電粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑．根據(jù)動量的定義，分別求出兩個介子的動量大小，再從圖中確定兩個介子動量的方向，最后運用動量守恒，計算出π0粒子的動量大?。畄vk－B＝mk－，Rk－＝＝，Rπ－＝，＝，Pk－＝－Pπ－＋Pπ0， Pπ0＝

5、3Pπ－.正確選項為C. 答案：C 5．用“γ刀”進行手術(shù)，可以使病人在清醒狀態(tài)下經(jīng)過較短的時間內(nèi)完成手術(shù)，在此過程中，主要利用：①γ射線具有較強的穿透本領(lǐng)；②γ射線很容易繞過障礙物到達病灶區(qū)域；③γ射線具有很強的電離能力，從而使癌細胞電離而被破壞；④γ射線具有很高的能量．上述描述中正確的是(　　) A．①② B．②③ C．①②③ D．①④ 解析：用“γ刀”進行手術(shù)，利用的是γ射線具有較強的穿透本領(lǐng)能夠進入病灶區(qū)，再利用γ射線具有很高的能量殺死癌細胞．γ射線的電離本領(lǐng)最弱． 答案：D 6．下列說法中正確的是(　　) A．利用射線的穿透性檢查金屬制品，測量物質(zhì)的密度和厚度

6、 B．利用射線的電離本領(lǐng)削除有害的靜電 C．利用射線的生理效應(yīng)來消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤 D．利用放射性做示蹤原子 解析：利用射線的穿透性檢查金屬制品，測量物質(zhì)的密度和厚度，是γ射線和β射線的應(yīng)用；利用射線的電離本領(lǐng)消除有害的靜電，這是α射線的應(yīng)用；利用射線的生理效應(yīng)來消毒殺菌和醫(yī)治腫瘤，這是γ射線的應(yīng)用；示蹤原子是放射性同位素的應(yīng)用．選ABCD. 答案：ABCD 圖2 7．主要用于火災(zāi)報警的離子煙霧傳感器如圖2所示，在網(wǎng)罩1內(nèi)有電極2和電極3，a、b端接電源，4是一小塊放射性同位素镅241，它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子．平時镅放射出的粒子使兩個電極間的空氣電離，在a、b間

7、形成較強的電流，發(fā)生火災(zāi)時，煙霧進入網(wǎng)罩內(nèi)，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和镅發(fā)出的粒子，導(dǎo)致電流發(fā)生變化，電路檢測到這種變化從而發(fā)生警報．下面有關(guān)報警器的說法正確的是(　　) A．镅241發(fā)出的是α粒子，有煙霧時電流增強 B．镅241發(fā)出的是α粒子，有煙霧時電流減弱 C．镅241發(fā)出的是β粒子，有煙霧時電流增強 D．镅241發(fā)出的是β粒子，有煙霧時電流減弱 答案：B 8．(2020·全國卷Ⅰ)原子核92238U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?0234Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?1234Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?2234U.放射性衰變①、②和③依次為(　　) A．α衰變、β衰

8、變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 解析：原子核92238U衰變?yōu)?0234Th需要經(jīng)歷α衰變，繼而經(jīng)歷β衰變可得到91234Pa，然后再經(jīng)歷一次β衰變可得到92234U，所以放射性衰變①②③依次為α衰變、β衰變、β衰變，本題只有選項A正確． 答案：A 二、計算題(3×12′＝36′) 圖3 9．在茫茫宇宙間存在大量的宇宙射線，對宇航員構(gòu)成了很大威脅，現(xiàn)有一束射線(含有α、β、γ三種射線)． (1)在不影響β和γ射線的情況下，如何用最簡單的辦法除去α射線． (2)余下這束β和γ射線經(jīng)過一個使它們分開的磁場區(qū)域，

9、畫出β和γ射線在進入如圖3所示磁場區(qū)域后軌跡的示意圖． 解析： 圖4 (1)可以利用三種射線的穿透能力不同來解決．由于α粒子的穿透性很弱，所以用一張紙放在射線經(jīng)過處，即可除去α射線． (2)γ射線不帶電，垂直磁場進入磁場中不會受到洛倫茲力，故不偏轉(zhuǎn)．由左手定則可判斷出β射線進入磁場中時受豎直向上的洛倫茲力．軌跡示意圖如圖4所示． 答案：見解析 10．釷核90230Th發(fā)生衰變生成鐳核88226Ra并放出一個粒子．設(shè)該粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q，它進入電勢差為U的帶窄縫的平行平板電極S1和S2間的電場時，其速度為v0，經(jīng)電場加速后，沿Ox方向進入磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的

10、有界勻強磁場，Ox垂直平板電極S2，當粒子從P點離開磁場時，其速度方向與Ox方向的夾角θ＝60°，如圖5所示，整個裝置處于真空中． 圖5 (1)寫出釷核衰變方程； (2)求粒子在磁場中沿圓弧運動的軌道半徑R； (3)求粒子在磁場中運動所用時間t. 解析：(1)衰變方程為　 90230Th→24He＋88226Ra. (2)設(shè)粒子離開電場時速度為v，對加速過程有 qU＝mv2－mv02① 粒子在磁場中有qvB＝m② 由①②得R＝ . (3)粒子做圓周運動的回旋周期T＝＝③ 粒子在磁場中運動時間t＝T④ 由③④兩式可以解得t＝. 答案：(1) 90230Th→24He

11、＋ 88226Ra　(2) (3) 11．(2020·天津卷)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展． 當今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它在醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子．碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時還產(chǎn)生另一粒子，試寫出核反應(yīng)方程．若碳11的半衰期τ為20min，經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾？ (結(jié)果取2位有效數(shù)字) 解析：核反應(yīng)方程為 714N＋11H→611 C＋24He 設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0，經(jīng)過t1＝2.0 h剩余的質(zhì)量為mr，根據(jù)半衰期定義有 ＝()＝()≈1.6%. 答案： 714N＋11H→611 C＋24He　1.6%