高中物理鲁科版5第三章原子核与放射性

章末综合测评(三)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分．)1．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线【解析】半衰期是原子核有半数发生变化所需时间，故A错．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，但穿透力弱，故B错．β衰变是原子核内中子转变为质子时放出电子，而不是原子的核外电子跃迁的结果，C错．由γ射线产生机理可知D对．【答案】D2．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是()【导学号：64772105】A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线【解析】由放射性元素衰变时产生的α射线、β射线、γ射线的电离及穿透性质可知B正确．【答案】B3．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．质子C．中子 D．电子【解析】由eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(17,8)O，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(12,6)C，可知z为eq\o\al(1,0)n，故C正确，A、B、D错误．【答案】C\o\al(235,92)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成eq\o\al(207,82)Pb，则()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18【解析】衰变方程为：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋meq\o\al(4,2)He＋neq\o\al(0,－1)e，由质量数、电荷数守恒得：m＝7，n＝4，因而B项正确．【答案】B5．(多选)有关放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列说法中正确的是()\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素\o\al(30,15)P与其同位素具有相同的化学性质C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变短D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥释放正电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响【解析】同位素具有相同的质子数，化学性质相同，A错，B对；半衰期与化学状态无关，C错；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正电子，eq\o\al(30,15)P可作为示踪原子，D对．【答案】BD6．(多选)正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，参与人体的代谢过程，eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，则根据PET原理判断下列表述正确的是()【导学号：64772049】\o\al(15,8)O在人体内衰变方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB．正、负电子湮灭方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子D．计算机断层显像技术在医学检查时对人的影响是微乎其微的，检查过程也是安全的【解析】由题意知A正确，B错误．显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的eq\o\al(15,8)O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子，故C对．医学中应用放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，进行医学检查时，人体呼吸沉积的量很小，对人体造成的影响很小，检查过程安全，D正确．【答案】ACD7．(多选)朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，这种eq\o\al(239,94)Pu可由铀239(eq\o\al(239,92)U)经过衰变而产生．则下列判断中正确的是()\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的中子数\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的核子数\o\al(239,92)U经过1次α衰变产生eq\o\al(239,94)Pu\o\al(239,92)U经过2次β衰变产生eq\o\al(239,94)Pu【解析】eq\o\al(239,94)Pu的核子数是239，中子数为239－94＝145，而eq\o\al(239,92)U的核子数是239，中子数为239－92＝147，所以eq\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的核子数，不同的中子数，选项A错误，B正确；eq\o\al(239,92)U经过1次α衰变，生成的新核的质子数为90，所以产生物不是eq\o\al(239,94)Pu，选项C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出，eq\o\al(239,92)U经过2次β衰变后产生的新核是eq\o\al(239,94)Pu，此过程中有2个中子转变为2个质子，故D正确．【答案】BD二、非选择题(本题共5小题，共58分，按题目要求作答)8．(10分)如图1所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭(eq\o\al(239,92)Ra)发生一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为________，核反应方程为________．图1【解析】由动量守恒定律可知22286Rn与42He的运动方向相反，故轨迹为外切圆，由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)可知，电荷量小的42He轨道半径大．【答案】cd22688Ra→22286Rn＋42He9．(10分)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图2所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．图2由此可知地球的年龄大约为________亿年，被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为________．【解析】据题意，岩石中铀含量是形成初期的eq\f(1,2)，即有半数发生衰变，由图像eq\f(N,N0)＝eq\f(1,2)时，时间约为45亿年，即半衰期也是地球的大致年龄；90亿年时有eq\f(3,4)的铀衰变为铅，故铀、铅原子数之比为1∶3.【答案】451∶310．(12分)碳14具有放射性，其半衰期T＝5686年，空气中碳12跟碳14的存量比约为10∶，活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T＝5686年的半衰期减少，因此测得生物遗骸中的碳12与碳14存量比，再与空气中比较，可估算出生物死亡年代，现测得一古代遗骸中碳14与碳12的存量比为空气中的eq\f(2,3)，试计算该古代遗骸距今的时间．【解析】设活着和死亡时古生物中含14C的质量分别为m0和m，含12C的质量为M，则：eq\f(m0,M)＝eq\f,10)，eq\f(m,M)＝eq\f(2,3)×eq\f,10)所以eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)，因为m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))t/T，所以2t/T＝eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)所以t＝3326年．【答案】3326年11．(12分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)．已知放出的α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．【解析】(1)由质量数和电荷数守恒，可得衰变方程为eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He(2)由于衰变过程中满足动量守恒，以α粒子运动方向为正方向则mPov′＋mαv＝0故v′＝－eq\f(mαv,mPo)＝－eq\f(4,218)v＝－eq\f(2,109)v，负号表示的方向与α粒运动方向相反．【答案】(1)eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(2,109)v12．(14分)如图3甲所示，静止在匀强磁场中的eq\o\al(6,3)Li核俘获一个速度为v0＝×104m/s的中子而发生核反应，即eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，若已知eq\o\al(4,2)He的速度v2＝×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：【导学号：64772050】图3(1)eq\o\al(3,1)H的速度大小和方向；(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；(3)当eq\o\al(4,2)He旋转三周时，粒子eq\o\al(3,1)H旋转几周？【解析】(1)反应前后动量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核质量)代入数值可解得：v1＝－×103m/s，方向与v0相反．(2)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径