章末綜合測評(三)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共7小題，每小題6分，共42分．全部選對得6分，選對但不全得3分，有錯選或不答得0分．)1．關于天然放射現象，下列說法正確的是()A．放射性元素的原子核內的核子有半數發生變化所需的時間就是半衰期B．放射性物質放出的射線中，α粒子動能很大，因此貫穿物質的本領很強C．當放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發生β衰變D．放射性的原子核發生衰變后產生的新核從高能級向低能級躍遷時，輻射出γ射線【解析】半衰期是原子核有半數發生變化所需時間，故A錯．放射性物質放出的射線中，α粒子動能很大，但穿透力弱，故B錯．β衰變是原子核內中子轉變為質子時放出電子，而不是原子的核外電子躍遷的結果，C錯．由γ射線產生機理可知D對．【答案】D2．放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是()【導學號：64772105】A．α射線，β射線，γ射線B．γ射線，β射線，α射線C．γ射線，α射線，β射線D．β射線，α射線，γ射線【解析】由放射性元素衰變時產生的α射線、β射線、γ射線的電離及穿透性質可知B正確．【答案】B3．以下是物理學史上3個著名的核反應方程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種不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．質子C．中子 D．電子【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為eq\o\al(1,0)n，故C正確，A、B、D錯誤．【答案】C\o\al(235,92)U經過m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18【解析】衰變方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋meq\o\al(4,2)He＋neq\o\al(0,－1)e，由質量數、電荷數守恒得：m＝7，n＝4，因而B項正確．【答案】B5．(多選)有關放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說法中正確的是()\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素\o\al(30,15)P與其同位素具有相同的化學性質C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變短D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用來作示蹤原子，以便觀察磷肥對植物的影響【解析】同位素具有相同的質子數，化學性質相同，A錯，B對；半衰期與化學狀態無關，C錯；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正電子，eq\o\al(30,15)P可作為示蹤原子，D對．【答案】BD6．(多選)正電子發射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，參與人體的代謝過程，eq\o\al(15,8)O在人體內衰變放出正電子，與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子，被探測器探測到，經計算機處理后產生清晰的圖像，則根據PET原理判斷下列表述正確的是()【導學號：64772049】\o\al(15,8)O在人體內衰變方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB．正、負電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子D．計算機斷層顯像技術在醫學檢查時對人的影響是微乎其微的，檢查過程也是安全的【解析】由題意知A正確，B錯誤．顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內的負電子湮滅轉化為γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子，故C對．醫學中應用放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，進行醫學檢查時，人體呼吸沉積的量很小，對人體造成的影響很小，檢查過程安全，D正確．【答案】ACD7．(多選)朝鮮的“核危機”引起了全世界的矚目，其焦點問題就是朝鮮生產供研制核武器用的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，這種eq\o\al(239,94)Pu可由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經過衰變而產生．則下列判斷中正確的是()\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內具有相同的中子數\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內具有相同的核子數\o\al(239,92)U經過1次α衰變產生eq\o\al(239,94)Pu\o\al(239,92)U經過2次β衰變產生eq\o\al(239,94)Pu【解析】eq\o\al(239,94)Pu的核子數是239，中子數為239－94＝145，而eq\o\al(239,92)U的核子數是239，中子數為239－92＝147，所以eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內具有相同的核子數，不同的中子數，選項A錯誤，B正確；eq\o\al(239,92)U經過1次α衰變，生成的新核的質子數為90，所以產生物不是eq\o\al(239,94)Pu，選項C錯誤；根據質量數守恒和電荷數守恒可判斷出，eq\o\al(239,92)U經過2次β衰變后產生的新核是eq\o\al(239,94)Pu，此過程中有2個中子轉變為2個質子，故D正確．【答案】BD二、非選擇題(本題共5小題，共58分，按題目要求作答)8．(10分)如圖1所示在垂直紙面向外的勻強磁場中，一個靜止的鐳(eq\o\al(239,92)Ra)發生一次α衰變，生成氡(Rn)時可能的徑跡圖，其中α粒子的徑跡是________，新核的徑跡為________，核反應方程為________．圖1【解析】由動量守恒定律可知22286Rn與42He的運動方向相反，故軌跡為外切圓，由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)可知，電荷量小的42He軌道半徑大．【答案】cd22688Ra→22286Rn＋42He9．(10分)地球的年齡到底有多大，科學家利用天然放射性元素的衰變規律，通過對目前發現最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算．測得該巖石中現含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化的規律如圖2所示，圖中N為鈾238的原子數，N0為鈾和鉛的總原子數．圖2由此可知地球的年齡大約為________億年，被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數之比約為________．【解析】據題意，巖石中鈾含量是形成初期的eq\f(1,2)，即有半數發生衰變，由圖像eq\f(N,N0)＝eq\f(1,2)時，時間約為45億年，即半衰期也是地球的大致年齡；90億年時有eq\f(3,4)的鈾衰變為鉛，故鈾、鉛原子數之比為1∶3.【答案】451∶310．(12分)碳14具有放射性，其半衰期T＝5686年，空氣中碳12跟碳14的存量比約為10∶，活著的生物體中碳的這兩種同位素之比與空氣中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T＝5686年的半衰期減少，因此測得生物遺骸中的碳12與碳14存量比，再與空氣中比較，可估算出生物死亡年代，現測得一古代遺骸中碳14與碳12的存量比為空氣中的eq\f(2,3)，試計算該古代遺骸距今的時間．【解析】設活著和死亡時古生物中含14C的質量分別為m0和m，含12C的質量為M，則：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)，因為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)某些建筑材料可產生放射性氣體——氡，氡可以發生α或β衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環境中，氡經過人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量射線，從而危害人體健康．原來靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發生一次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．【解析】(1)由質量數和電荷數守恒，可得衰變方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He(2)由于衰變過程中滿足動量守恒，以α粒子運動方向為正方向則mPov′＋mαv＝0故v′＝－eq\f(mαv,mPo)＝－eq\f(4,218)v＝－eq\f(2,109)v，負號表示的方向與α粒運動方向相反．【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)如圖3甲所示，靜止在勻強磁場中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個速度為v0＝×104m/s的中子而發生核反應，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，其方向與反應前中子速度方向相同，試求：【導學號：64772050】圖3(1)eq\o\al(3,1)H的速度大小和方向；(2)在圖乙中，已畫出并標明兩粒子的運動軌跡，請計算出軌道半徑之比；(3)當eq\o\al(4,2)He旋轉三周時，粒子eq\o\al(3,1)H旋轉幾周？【解析】(1)反應前后動量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2(v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質量)代入數值可解得：v1＝－×103m/s，方向與v0相反．(2)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He在磁場中均受洛倫茲力，做勻速圓周運動的半徑