2019-2020年高中物理 4.2原子核的衰變自我小測 滬科版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 4.2原子核的衰變自我小測 滬科版選修3-5 1科學(xué)家經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)在α粒子(氦核),p(質(zhì)子)及n(中子)這3種粒子中,中子的穿透能力最強,質(zhì)子次之,α粒子最弱。某同學(xué)對影響粒子穿透能力的因素提出了如下假設(shè),合理的假設(shè)是( ) A.穿透能力一定與粒子是否帶電有關(guān) B.穿透能力可能與粒子質(zhì)量大小有關(guān) C.穿透能力一定與粒子所帶電荷量有關(guān) D.穿透能力一定與質(zhì)量大小無關(guān),與粒子是否帶電和所帶電荷量有關(guān) 2原子核X經(jīng)β衰變(一次)變成原子核Y,原子核Y再經(jīng)一次α衰變變成原子核Z,則下列說法中不正確的是( ) A.核X的中子數(shù)減核Z的中子數(shù)等于2 B.核X的質(zhì)子數(shù)減核Z的質(zhì)子數(shù)等于5 C.核Z的質(zhì)子數(shù)比核X的質(zhì)子數(shù)少1 D.原子核X的中性原子的電子數(shù)比原子核Y的中性原子的電子數(shù)少1 3放射性元素放出的射線,在電場中分成A、B、C三束,如圖所示,其中 ( ) A.C為氦核組成的粒子流 B.B為比X射線波長更長的光子流 C.B為比X射線波長更短的光子流 D.A為高速電子組成的電子流 4關(guān)于α射線、β射線、γ射線的本領(lǐng)和主要作用,以下說法正確的是( ) A.α射線是高速的α粒子流,α粒子實際上是氦原子核,它的穿透能力很強 B.β射線是高速電子流,是核外電子激射出來形成的,它的電離能力較強,同時穿透能力也較強 C.γ射線是波長很短的電磁波,與X射線相比,γ射線的貫穿本領(lǐng)更大 D.γ射線是波長很短的電磁波,它是由于原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生的 5關(guān)于放射性元素的半衰期,下列說法正確的是( ) A.原子核全部衰變所需要的時間的一半 B.原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間 C.原子量減少一半所需要的時間 D.元素質(zhì)量減半所需要的時間 6某原子核的衰變過程為:XYP 、,則( ) A.X的中子數(shù)比P的中子數(shù)少2 B.X的質(zhì)量數(shù)比P的質(zhì)量數(shù)多5 C.X的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)少1 D.X的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)多1 7在勻強磁場中,一個原來靜止的原子發(fā)生了衰變,得到兩條如圖所示的徑跡,圖中箭頭表示衰變后粒子的運動方向,不計放出光子的能量,則下列說法正確的是( ) A.發(fā)生的是β衰變,b為β粒子的徑跡 B.發(fā)生的是α衰變,b為α粒子的徑跡 C.磁場方向垂直于紙面向外 D.磁場方向垂直于紙面向內(nèi) 8靜止在勻強磁場中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個α粒子后,其速度方向與磁場方向垂直,測得α粒子與反沖核軌道半徑之比為44∶1,如圖所示,則…( ) A.α粒子與反沖核的動量大小相等,方向相反 B.原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為90 C.反沖核的核電荷數(shù)為88 D.α粒子與反沖核的速度之比為1∶88 9一小瓶含有放射性同位素的液體,它每分鐘衰變6 000次。若將它注射到一位病人的血管中,15 h后從該病人身上抽取10 mL血液,測得此血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5 h,則此病人全身血液總量為__________________ L。 10約里奧居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎。他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子,這種粒子是______,P是P的同位素,被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1 mg P隨時間衰變的關(guān)系如圖所示,請估算4 mg的P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg? 11碳-14具有放射性,其半衰期τ=5 686年,空氣中碳-12跟碳-14的存量約為1012∶1.2。生物體中碳的這兩種同位素之比與空氣中相同。生物體死后,不再吸收碳,碳將以τ=5 686年為半衰期減少,因此測出生物遺骸中碳-12與碳-14的質(zhì)量比,再跟空氣中的相比較,可估算出古生物的死亡年代。如果先測得一古代遺骸中碳14跟碳12的存量比為空氣中的三分之二,試估算該遺骸的年代。 12某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體——氡,氡可以發(fā)生α衰變。如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中,氡通過人的呼吸沉積在肺部,并大量放出射線,從而危害人體健康,原來靜止的氡核(86Rn)發(fā)生一次α衰變生成新核釙(Po)。已知放出的α粒子速度為v。 (1)寫出衰變方程。 (2)求衰變生成的釙核的速度大小。 13在勻強磁場中,一個原來靜止的原子核,由于放出了一個α粒子,結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示),今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2=44∶1。求: (1)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少? (2)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡?(說明理由) 參考答案 1答案:ABC 2解析:根據(jù)衰變規(guī)律,發(fā)生一次α衰變減少兩個質(zhì)子和兩個中子,發(fā)生一次β衰變減少一個中子而增加一個質(zhì)子。中性原子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。 答案:C 3解析:從三束粒子在電場中可以看出,A為α粒子,B為γ光子,C為電子。γ光子的波長比X射線還短。 答案:C 4解析:α射線是高速α粒子流,α粒子就是氦核He,具有較強的電離能力,但穿透能力很弱,在空氣中能前進幾厘米,一張普通的紙就能把它擋住,A錯誤;β射線是高速電子流,是原子核衰變時產(chǎn)生的一種射線,這種射線來源于原子核內(nèi)部,而不是核外電子激發(fā)形成的,實際上是原子核內(nèi)部的一個中子n轉(zhuǎn)變成質(zhì)子H時產(chǎn)生的,n→H+e,β射線的電離作用較弱,但貫穿本領(lǐng)較強,很容易穿透黑紙,甚至能穿透幾毫米厚的鋁板,故B錯誤;γ射線是波長很短的電磁波,具有很高的能量,其波長比X射線更短,因而貫穿本領(lǐng)更強,γ射線是原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的,并不是由核外電子受激發(fā)后產(chǎn)生的,故C正確,D錯誤。要正確掌握三種射線的來源、穿透能力和電離能力。 答案:C 5解析:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間叫做這種元素的半衰期,它與原子核全部衰變所需要的時間的一半不同。放射性元素發(fā)生衰變后成了一種新的原子核,原來的放射性元素原子核的個數(shù)不斷減少;當(dāng)原子核的個數(shù)減半時,放射性元素的原子核的質(zhì)量也減半,故選項B、D正確。 答案:BD 6解析:對兩種衰變寫出衰變方程:XYP,由此知D正確。 答案:D 7解析:從軌跡可以看出兩粒子的運動方向不同,但受力方向相同,說明電流方向相同,即發(fā)生了β衰變,在磁場中受力向上,由左手定則可以判斷出磁場方向垂直紙面向內(nèi),A、D選項正確。 答案:AD 8解析:粒子之間相互作用的過程中遵守動量守恒,由于初始總動量為零,則末動量也為零,即α粒子和反沖核的動量大小相等、方向相反。 由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場的平面內(nèi)在洛倫茲力作用下做圓周運動, 由Bqv=得R=, 若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Z,則對α粒子有 R1=,對反沖核R2= 由于p1=p2,得R1∶R2=44∶1,得Z=90。 它們的速度大小與質(zhì)量成反比,D選項錯誤,上述選項正確的是A、B、C。 答案:ABC 9解析:設(shè)衰變前原子核的個數(shù)為N0,15 h后剩余的原子核個數(shù)為N,則 N=N0()=()3N0=N0,① 設(shè)人血液的總體積為V,衰變的次數(shù)跟原子核的個數(shù)成正比,即=,② 由①②得=,所以V=3 750 mL=3.75 L。 原子核的個數(shù)越多,衰變的次數(shù)越多,兩者成正比關(guān)系。 答案:3.75 10解析:由質(zhì)量數(shù)守恒,核電荷數(shù)守恒,可得: P→Si+e,所以這種粒子是正電子e。 由P隨時間衰變的關(guān)系圖可得,其半衰期T=14天 由m剩=()nm0 且得n=4,所以t=nT=56天。 答案:正電子 t=56天(54天~58天均可) 11解析:設(shè)該遺骸在古代活著時含14C為n0個,含12C為m個,則古代時期存量比=,測得遺骸目前14C為n個,而12C因不具有放射性,不會衰變,仍為m個,其存量之比為=。設(shè)古代和目前空氣中14C與12C存量之比基本不變,令其為k, 由題意=,=k,即= 由n=n0()=n0() 得()=,取對數(shù)得t=年=3 326.6年。 “放射性碳14定年法”是現(xiàn)代考古學(xué)中分析推測古代文化遺址年代的最基本方法。 答案:3 326.6年 12解析:(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,可得衰變方程為 Rn―→Po+He (2)由于衰變過程中滿足動量守恒,則:mpov′+mαv=0 故v′=-=-v=-v。 答案:(1) Rn―→Po+He (2)v 13解析:(1)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1,α粒子的電荷量為q2=2e,它們的質(zhì)量分別為m1和m2,衰變后的速度分別為v1和v2,所以,原來原子核的電荷量q=q1+q2。 根據(jù)軌道半徑公式有== 又由于衰變過程中遵循動量守恒定律,則 m1v1=m2v2,得=== 以上三式聯(lián)立解得q=90e。 即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。 (2)由于qvB=則r=,而動量大小相等,因此軌道半徑與粒子的電荷量成反比。所以圓軌道1是α粒子的徑跡,圓軌道2是新生核的徑跡,兩者電性相同,運動方向相反。 答案:(1)90 (2)圓軌道1 理由見解析- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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