2019-2020年高中物理 4.2原子核的衰变自我小测 沪科版选修3-5.doc

2019-2020年高中物理 4.2原子核的衰变自我小测 沪科版选修3-51科学家经过实验，发现在粒子(氦核)，p(质子)及n(中子)这3种粒子中，中子的穿透能力最强，质子次之，粒子最弱。某同学对影响粒子穿透能力的因素提出了如下假设，合理的假设是()A穿透能力一定与粒子是否带电有关B穿透能力可能与粒子质量大小有关C穿透能力一定与粒子所带电荷量有关D穿透能力一定与质量大小无关，与粒子是否带电和所带电荷量有关2原子核X经衰变(一次)变成原子核Y，原子核Y再经一次衰变变成原子核Z，则下列说法中不正确的是()A核X的中子数减核Z的中子数等于2B核X的质子数减核Z的质子数等于5C核Z的质子数比核X的质子数少1D原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少13放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中 ()AC为氦核组成的粒子流BB为比X射线波长更长的光子流CB为比X射线波长更短的光子流DA为高速电子组成的电子流4关于射线、射线、射线的本领和主要作用，以下说法正确的是()A射线是高速的粒子流，粒子实际上是氦原子核，它的穿透能力很强B射线是高速电子流，是核外电子激射出来形成的，它的电离能力较强，同时穿透能力也较强C射线是波长很短的电磁波，与X射线相比，射线的贯穿本领更大D射线是波长很短的电磁波，它是由于原子的内层电子受激发后产生的5关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A原子核全部衰变所需要的时间的一半B原子核有半数发生衰变所需要的时间C原子量减少一半所需要的时间D元素质量减半所需要的时间6某原子核的衰变过程为：XYP 、，则()AX的中子数比P的中子数少2BX的质量数比P的质量数多5CX的质子数比P的质子数少1DX的质子数比P的质子数多17在匀强磁场中，一个原来静止的原子发生了衰变，得到两条如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向，不计放出光子的能量，则下列说法正确的是()A发生的是衰变，b为粒子的径迹B发生的是衰变，b为粒子的径迹C磁场方向垂直于纸面向外D磁场方向垂直于纸面向内8静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子与反冲核轨道半径之比为441，如图所示，则()A粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B原来放射性元素的原子核电荷数为90C反冲核的核电荷数为88D粒子与反冲核的速度之比为1889一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6 000次。若将它注射到一位病人的血管中，15 h后从该病人身上抽取10 mL血液，测得此血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5 h，则此病人全身血液总量为_ L。10约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖。他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_，P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1 mg P随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?11碳14具有放射性，其半衰期5 686年，空气中碳12跟碳14的存量约为10121.2。生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同。生物体死后，不再吸收碳，碳将以5 686年为半衰期减少，因此测出生物遗骸中碳12与碳14的质量比，再跟空气中的相比较，可估算出古生物的死亡年代。如果先测得一古代遗骸中碳14跟碳12的存量比为空气中的三分之二，试估算该遗骸的年代。12某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生衰变。如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡通过人的呼吸沉积在肺部，并大量放出射线，从而危害人体健康，原来静止的氡核(86Rn)发生一次衰变生成新核钋(Po)。已知放出的粒子速度为v。(1)写出衰变方程。(2)求衰变生成的钋核的速度大小。13在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出了一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1r2441。求： (1)这个原子核原来所含的质子数是多少？(2)图中哪一个圆是粒子的径迹？(说明理由)参考答案1答案：ABC2解析：根据衰变规律，发生一次衰变减少两个质子和两个中子，发生一次衰变减少一个中子而增加一个质子。中性原子的电子数等于质子数。答案：C3解析：从三束粒子在电场中可以看出，A为粒子，B为光子，C为电子。光子的波长比X射线还短。答案：C4解析：射线是高速粒子流，粒子就是氦核He，具有较强的电离能力，但穿透能力很弱，在空气中能前进几厘米，一张普通的纸就能把它挡住，A错误；射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，这种射线来源于原子核内部，而不是核外电子激发形成的，实际上是原子核内部的一个中子n转变成质子H时产生的，nHe，射线的电离作用较弱，但贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；射线是波长很短的电磁波，具有很高的能量，其波长比X射线更短，因而贯穿本领更强，射线是原子核受激发后产生的，并不是由核外电子受激发后产生的，故C正确，D错误。要正确掌握三种射线的来源、穿透能力和电离能力。答案：C5解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫做这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要的时间的一半不同。放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，放射性元素的原子核的质量也减半，故选项B、D正确。答案：BD6解析：对两种衰变写出衰变方程：XYP，由此知D正确。答案：D7解析：从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确。答案：AD8解析：粒子之间相互作用的过程中遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反。由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内在洛伦兹力作用下做圆周运动，由Bqv得R，若原来放射性元素的核电荷数为Z，则对粒子有R1，对反冲核R2由于p1p2，得R1R2441，得Z90。它们的速度大小与质量成反比，D选项错误，上述选项正确的是A、B、C。答案：ABC9解析：设衰变前原子核的个数为N0,15 h后剩余的原子核个数为N，则NN0()()3N0N0，设人血液的总体积为V，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即，由得，所以V3 750 mL3.75 L。原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系。答案：3.7510解析：由质量数守恒，核电荷数守恒，可得：PSie，所以这种粒子是正电子e。由P随时间衰变的关系图可得，其半衰期T14天由m剩()nm0且得n4，所以tnT56天。答案：正电子t56天(54天58天均可)11解析：设该遗骸在古代活着时含14C为n0个，含12C为m个，则古代时期存量比，测得遗骸目前14C为n个，而12C因不具有放射性，不会衰变，仍为m个，其存量之比为。设古代和目前空气中14C与12C存量之比基本不变，令其为k，由题意，k，即由nn0()n0()得()，取对数得t年3 326.6年。“放射性碳14定年法”是现代考古学中分析推测古代文化遗址年代的最基本方法。答案：3 326.6年12解析：(1)由质量数和电荷数守恒，可得衰变方程为 RnPoHe(2)由于衰变过程中满足动量守恒，则：mpovmv0故vvv。答案：(1) RnPoHe(2)v13解析：(1)设衰变后新生核的电荷量为q1，粒子的电荷量为q22e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以，原来原子核的电荷量qq1q2。根据轨道半径公式有又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1m2v2，得以上三式联立解得q90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。(2)由于qvB则r，而动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。答案：(1)90(2)圆轨道1理由见解析