高中物理 第3章 原子核與放射性章末檢測(cè) 魯科版選修3-5

章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1．某放射性元素經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變，下列說(shuō)法正確的是 ()．A．質(zhì)子數(shù)減少2個(gè)，中子數(shù)減少2個(gè)B．質(zhì)子數(shù)減少3個(gè)，中子數(shù)減少1個(gè)C．質(zhì)子數(shù)減少1個(gè)，中子數(shù)減少3個(gè)D．以上說(shuō)法都不對(duì)解析經(jīng)過(guò)1次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，說(shuō)明質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2，再經(jīng)過(guò)1次β衰變，質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)增加1，是因?yàn)?個(gè)中子轉(zhuǎn)化成1個(gè)質(zhì)子，說(shuō)明又減少了1個(gè)中子，但增加了1個(gè)質(zhì)子，總起來(lái)說(shuō)，質(zhì)子數(shù)減少了1個(gè)，中子數(shù)減少了3個(gè)，故正確答案為C.答案C2．如圖1所示，兩個(gè)相切的圖表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能是 ()．圖1A．原子核發(fā)生了α衰變B．原子核發(fā)生了β衰變C．原子核放出了一個(gè)正電子D．原子核放出了一個(gè)中子解析徑跡為兩個(gè)外切的圓，由左手定則知放出的粒子一定是正電荷，因此該衰變可能是α衰變，也可能是正β衰變．答案AC3．在放射性同位素的應(yīng)用中，下列做法正確的是 ()．A．應(yīng)該用α射線探測(cè)物體的厚度B．應(yīng)該用γ粒子放射源制成“煙霧報(bào)警器”C．醫(yī)院在利用放射線診斷疾病時(shí)用半衰期較長(zhǎng)的放射性同位素D．放射育種中利用γ射線照射種子使遺傳基因發(fā)生變異答案D4．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(shí)產(chǎn)生α射線和β射線B．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)，新核的化學(xué)性質(zhì)不變C．放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制D．放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，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(shí)產(chǎn)生α射線和β射線，只可能同時(shí)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.答案C5．關(guān)于半衰期，以下說(shuō)法正確的是 ()．A．同種放射性元素在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)B．升高溫度可以使半衰期縮短C．氡的半衰期為3.8天，若有四個(gè)氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下一個(gè)了D．氡的半衰期為3.8天，4克氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下1克了解析放射性元素衰變的快慢跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)．半衰期是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即給定的四個(gè)氡核是否馬上衰變會(huì)受到各種偶然因素的支配．由衰變規(guī)律m余＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))可知，m余＝4g×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(7.6,3.8))＝1g，D正確．答案D6．由中國(guó)提供永磁體的阿爾法磁譜儀如圖所示，它曾由航天飛機(jī)攜帶升空，將其安裝在阿爾法國(guó)際空間站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物質(zhì)．所謂的反物質(zhì)即質(zhì)量與正粒子相等，帶電荷量與正粒子相等但電性相反，例如反質(zhì)子即為eq\o\al(1,－1)H，假若使一束質(zhì)子、反質(zhì)子、α粒子和反α粒子組成的射線，以相同速度通過(guò)OO′進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2而形成圖2中的4條徑跡，則()．圖2A．1、2是反粒子徑跡 B．3、4為反粒子徑跡C．2為反α粒子徑跡 D．4為反α粒子徑跡解析由左手定則判定質(zhì)子、α粒子受到洛倫茲力向右偏轉(zhuǎn)；反質(zhì)子、反α粒子向左偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的粒子具有相同的速度，由偏轉(zhuǎn)半徑γ＝eq\f(mv,Bq)知，反α粒子、α粒子在磁場(chǎng)中的半徑大，故選項(xiàng)C正確．答案C7．關(guān)于放射性同位素，以下說(shuō)法正確的是 ()．A．放射性同位素與放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B．放射性同位素衰變可以生成另一種新元素C．放射性同位素只能在天然衰變時(shí)產(chǎn)生，不能用人工方法制得D．以上說(shuō)法均不對(duì)解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化學(xué)因素的影響，衰變后生成新的原子核，選項(xiàng)A、B正確．答案AB8．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里有一個(gè)原來(lái)靜止的放射性碳14，它所放射的粒子與反沖核的軌跡是兩個(gè)相切的圓，圓的半徑比為5∶1，如圖3所示，那么碳的衰變方程是()．圖3A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析由于兩個(gè)軌跡為外切圓，放出的粒子和反沖核方向相反，由左手定則可知，它們必均為正電荷；而衰變過(guò)程中兩者動(dòng)量大小相等，方向相反，由于qBv＝eq\f(mv2,R)，則R＝eq\f(mv,qB)，因半徑之比為5∶1，它們的電量之比為1∶5，由此可知D正確．答案D9．本題中用大寫(xiě)字母代表原子核．E經(jīng)α衰變成為F，再經(jīng)β衰變成為G，再經(jīng)α衰變成為H.上述系列衰變可記為下式：Eeq\o(→,\s\up7(α))Feq\o(→,\s\up7(β))Geq\o(→,\s\up7(α))H；另一系列衰變?nèi)缦拢篜eq\o(→,\s\up7(β))Qeq\o(→,\s\up7(β))Req\o(→,\s\up7(α))S.已知P是F的同位素，則 ()．A．Q是G的同位素，R是H的同位素B．R是E的同位素，S是F的同位素C．R是G的同位素，S是H的同位素D．Q是E的同位素，R是F的同位素解析eq\o\al(y,x)E→eq\o\al(y－4,x－2)F＋eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(y－4,x－2)F→eq\o\al(y－4,x－1)G＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(y－4,x－1)G→eq\o\al(y－8,x－3)H＋eq\o\al(4,2)He；eq\o\al(z,x)－2P→eq\o\al(z,x)－1Q＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(z,x)－1Q→eq\o\al(z,x)R＋eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(z,x)R→eq\o\al(z－4,x－2)S＋eq\o\al(4,2)He.同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)，由核衰變方程式中各原子核的上下標(biāo)可得到R是E的同位素，S是F和P的同位素，Q是G的同位素，所以B選項(xiàng)正確．答案B10．如圖4所示，a為未知天然放射源，b為薄鋁片，c為兩平行板，之間存在著電場(chǎng)強(qiáng)度較大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，d為熒光屏，e為固定不動(dòng)的顯微鏡筒．實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果將c間強(qiáng)電場(chǎng)撤去，從顯微鏡內(nèi)觀察到熒光屏上每分鐘閃爍亮點(diǎn)數(shù)沒(méi)有變化．如果再將薄鋁片b移開(kāi)，則從顯微鏡筒內(nèi)觀察到的每分鐘閃爍亮點(diǎn)數(shù)大為增加．由此可判定放射源a發(fā)出的射線可能為 ()．圖4A．β射線和γ射線 B．α射線和β射線C．β射線和X射線 D．α射線和γ射線解析α粒子的貫穿本領(lǐng)很小，一張薄鋁片就可把它擋住，β射線能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線能貫穿幾厘米厚的鉛板．撤去電場(chǎng)后，熒光屏上閃爍亮點(diǎn)數(shù)沒(méi)有變化，說(shuō)明原先能到達(dá)熒光屏的射線不帶電，放射源發(fā)出的射線中有γ射線，撤去薄鋁片，閃爍亮點(diǎn)數(shù)大為增加，說(shuō)明放射源發(fā)出的射線中有α射線．答案D二、非選擇題(本題共3小題，共40分)11．(12分)科學(xué)家________發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，其核反應(yīng)方程式應(yīng)為_(kāi)_______________；科學(xué)家________發(fā)現(xiàn)了中子，其核反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________；科學(xué)家________第一次用人工方法獲得放射性同位素，其核反應(yīng)方程式應(yīng)為_(kāi)________________________________________________________________．答案盧瑟福eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H查德威克eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n約里奧·居里夫婦eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e12．(14分)測(cè)得某礦石中鈾、鉛質(zhì)量比為1.17∶1，假設(shè)開(kāi)始時(shí)礦石只含鈾238，發(fā)生衰變的鈾238都變成了鉛206，已知鈾238的半衰期是4.5×109年，求礦石年齡．解析設(shè)開(kāi)始時(shí)礦石中有m0(千克)的鈾238，經(jīng)n個(gè)半衰期后，剩余鈾m(千克)，則m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，衰變掉的鈾m0－m＝m0eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n)))，一個(gè)鈾核衰變成一個(gè)鉛核，設(shè)生成鉛x(千克)，則eq\f(m0\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n))),x)＝eq\f(238,206)，x＝eq\f(206,238)m0eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n)))，據(jù)題意有eq\f(m,x)＝eq\f(1.17,1)，即eq\f(m0\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n),\f(206,238)m0\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))\s\up12(n))))＝eq\f(1.17,1)解得n＝1，即t＝τ＝4.5×109年．答案4.5×109年13(14分)1919年盧瑟福用α粒子撞擊eq\o\al(14,7)N核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子．(1)寫(xiě)出這個(gè)核反應(yīng)的方程式_______________________________________．(2)上述核反應(yīng)可以用如下的模型來(lái)認(rèn)識(shí)，運(yùn)動(dòng)的α粒子撞擊一個(gè)靜止的eq\o\al(14,7)N核，它們暫時(shí)形成一個(gè)整體(復(fù)合核)，隨即復(fù)合核迅速轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和另一個(gè)原子核．已知復(fù)合核發(fā)生轉(zhuǎn)化需要能量1.19MeV.那么要想發(fā)生上述核反應(yīng)，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英國(guó)物理學(xué)家威耳遜在1911年發(fā)明了“云室”，帶電粒子在云室中運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以顯現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)的徑跡．把云室放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，分別將質(zhì)子和α粒子垂直于電場(chǎng)方向打入同一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，觀察它們運(yùn)動(dòng)的徑跡，如果質(zhì)子和α粒子運(yùn)動(dòng)的徑跡相同(電場(chǎng)方向和質(zhì)子、α粒子運(yùn)動(dòng)徑跡所在平面平行)．求：質(zhì)子和α粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能之比是多少？解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)α粒子撞擊靜止的eq\o\al(14,7)N，滿足動(dòng)量守恒，即mαvα＝(mα＋mN)·v，v＝eq\f(mαvα,mα＋mN) ①系統(tǒng)碰撞損失的能量轉(zhuǎn)化為復(fù)合核轉(zhuǎn)化所需要的能量，即eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)－eq\f(1,2)(mα＋mN)v2＝1.19MeV ②①②聯(lián)立得入射的α粒子的動(dòng)能為E0＝eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)＝1.53MeV(3)帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)沿電場(chǎng)方向的位移為y，垂直于電場(chǎng)方向的位移為x，則有y＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)eq\b\lc\(\rc\)(