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3-51科學(xué)家經(jīng)過實驗，發(fā)現(xiàn)在粒子(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，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)衰變(一次)變成原子核Y，原子核Y再經(jīng)一次衰變變成原子核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2B核X的質(zhì)子數(shù)減核Z的質(zhì)子數(shù)等于5C核Z的質(zhì)子數(shù)比核X的質(zhì)子數(shù)少1D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13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 ()AC為氦核組成的粒子流BB為比X射線波長更長的光子流CB為比X射線波長更短的光子流DA為高速電子組成的電子流4關(guān)于射線、射線、射線的本領(lǐng)和主要作用，以下說法正確的是()A射線是高速的粒子流，粒子實際上是氦原子核，它的穿透能力很強B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射線是波長很短的電磁波，與X射線相比，射線的貫穿本領(lǐng)更大D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()AX的中子數(shù)比P的中子數(shù)少2BX的質(zhì)量數(shù)比P的質(zhì)量數(shù)多5CX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)少1DX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)多17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)生的是衰變，b為粒子的徑跡B發(fā)生的是衰變，b為粒子的徑跡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)它放出一個粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得粒子與反沖核軌道半徑之比為441，如圖所示，則()A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90C反沖核的核電荷數(shù)為88D粒子與反沖核的速度之比為1889一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5 686年，空氣中碳12跟碳14的存量約為10121.2。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)生一次衰變生成新核釙(Po)。已知放出的粒子速度為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r1r2441。求： (1)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個圓是粒子的徑跡？(說明理由)參考答案1答案：ABC2解析：根據(jù)衰變規(guī)律，發(fā)生一次衰變減少兩個質(zhì)子和兩個中子，發(fā)生一次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：C3解析：從三束粒子在電場中可以看出，A為粒子，B為光子，C為電子。光子的波長比X射線還短。答案：C4解析：射線是高速粒子流，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(jìn)幾厘米，一張普通的紙就能把它擋住，A錯誤；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，nHe，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；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，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：C5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：BD6解析：對兩種衰變寫出衰變方程：XYP，由此知D正確。答案：D7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：AD8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，即粒子和反沖核的動量大小相等、方向相反。由于釋放的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，則對粒子有R1，對反沖核R2由于p1p2，得R1R2441，得Z90。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：ABC9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NN0()()3N0N0，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，由得，所以V3 750 mL3.75 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：3.7510解析：由質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒，可得：PSie，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T14天由m剩()nm0且得n4，所以tnT56天。答案：正電子t56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nn0()n0()得()，取對數(shù)得t年3 326.6年?！胺派湫蕴?4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 RnPoHe(2)由于衰變過程中滿足動量守恒，則：mpovmv0故vvv。答案：(1) RnPoHe(2)v13解析：(1)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，粒子的電荷量為q22e，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qq1q2。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m1v1m2v2，得以上三式聯(lián)立解得q90e。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