发布时间 : 星期四 文章人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全册更新完毕开始阅读cc7affb8250c844769eae009581b6bd97f19bcda
打在b，则另一个必然打在b点下方)，D错误。
6．(1)(多选)下列描述中正确的是( )
A．卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实 B．放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于原子的核外电子
C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率
D．分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大
(2)α射线、β射线和γ射线它们具有不同的特点，穿透能力最强的是________，电离能力最强的是________。互称为同位素的原子核具有相同的________数而________数不同。
解析：(1)卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实，A正确；放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于中子转化为质子后产生的电子，B错误；氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率有多种，C错误；分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，X射线的频率大，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大，D正确。
(2)α射线、β射线和γ射线中穿透能力最强的是γ射线，电离能力最强的是α射线。质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素。
答案：(1)AD (2)γ射线 α射线 质子 中子
7. (多选)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α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图2所示，则( )
图2
A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反 B．原来放射性元素的核电荷数为90 C．反冲核的核电荷数为88
D．α粒子和反冲核的速度大小之比为1∶88 解析：选ABC 由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平
mv2mv
面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝得R＝，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则
RqB
p1对α粒子：R1＝ B·2e
p2对反冲核：R2＝
B(Q－2)e
由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，故D错误。 8．(多选)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图3所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条光谱线。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是( )
图3
A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕 B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚 C．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
2qU1
解析：选BD 加速过程中由动能定理得qU＝mv2，则有v＝m，三种同位素电荷量q相同，速2
度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后
v212mU
粒子做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入，得r＝，由于它们的电荷量均相同，那么氚
rBq
核的偏转半径最大，所以a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确。
9.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)
图4
(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线？ (2)余下的这束β和γ射线经过如图4所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。(画在图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)。
解析：(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。 (2)如图所示。
mv
(3)由r＝Bq和题设条件可知：
α射线粒子的圆周运动半径很大，比β射线粒子大得多，在磁场中偏转量很小，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。
答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线
(2)见解析 (3)α粒子的圆周运动半径很大，几乎在磁场中不偏转，故与γ射线无法分离。
课时跟踪检测（十三） 放射性元素的衰变
1．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
解析：选BCD 并不是所有的元素都可能发生衰变，原子序数越大，越易发生，A错误；放射性元素的半衰期与元素本身内部结构有关，与外界的温度无关，B正确；放射性元素无论单质还是化合物都具有放射性， C正确；在α、β、γ射线中，γ射线的穿透能力最强，D正确。
2．新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O半衰期为8天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O＋2F2===4XF＋O2，XF的半衰期为( )
A．2天 B．4天 C．8天 D．16天 解析：选C 根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均为8天。正确选项为C。
3．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是( ) A．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
B．放射性元素发生一次衰变可同时产生α射线和β射线
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间 解析：选C β衰变的实质是核内一个中子转化成了一个质子和一个电子，是从原子核射出的，A错；一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，B错；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的性质决定的，与外界因素无关，C正确；半衰期是原子核有半数发生衰变时所需要的时间，不是质量减少一半所需要的时间，故D错。
4．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天后这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( )
A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2
1?t?1?t可得： 解析：选B 由M甲?＝M乙?2?τ甲?2?τ乙
1?601?60??M甲?2?15＝M乙?2?30，
解得M甲∶M乙＝4∶1，B正确。
218
5．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋( 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn的矿石，其原因是( )
A．目前地壳中的222 86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变 B．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn的含量足够高
218222
C．当衰变产物 84Po积累到一定量以后， 21884Po的增加会减慢 86Rn的衰变进程 D.222 86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
解析：选A 本题考查原子物理的基础知识，意在考查考生对半衰期的理解。地壳中 22286Rn主要来自其他放射性元素的衰变，则A正确，B错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关，则C、D错误。
238206
6. 92U核经一系列的衰变后变为 82Pb核，问： (1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
238
(2)206 82Pb与 92U相比，质子和中子数各少多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程。
206
解析：(1)设 23892U衰变为 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可得 238＝206＋4x ① 92＝82＋2x－y ②
联立①②解得x＝8，y＝6。即一共经过8次α衰变和6次β衰变。
(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增1，206
故 82Pb较 23892U质子数少10，中子数少22。
20640
(3)核反应方程为238 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e。 答案：(1)8次 6次 (2)10 22
20640
(3)238 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e
7．将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成质量相等的四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4，则( )
A．m1＝m2＝m3＝m4＝4 g B．m1＝m2＝m3＝4 g，m4<4 g C．m1>m2>m3>m4，m1＝4 g D．m1＝4 g，其余无法知道
解析：选A 放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，故四种
1?10
情况下铋剩余的质量相等，剩余的铋的质量为16×??2?5 g＝4 g，所以A正确。
8．放射性元素14 6C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960
14
年诺贝尔化学奖。 6C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年。
(1)试写出有关的衰变方程。 (2)若测得一古生物遗骸中 146C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？
140
解析：(1)衰变方程为 6C→14 7N＋－1e。
1414
(2)活体中 146C含量不变，生物死亡后， 6C开始衰变，设活体中 6C的含量为m0，遗骸中为m，则由
1?t?1?t，解得t＝3，所以t＝3τ＝17 190年。 半衰期的定义得m＝m0?，即0.125＝?2?τ?2?ττ
14140
答案：(1) 6C→ 7N＋－1e (2)17 190年
9.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图1所示)，测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1。求：
图1
(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α粒子的径迹？(说明理由)
解析：(1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2，根据轨道半径公式有：
m1v1
r1Bq1m1v1q2＝＝， r2m2v2m2v2q1
Bq2
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2 以上三式联立解得q＝90e。
即这个原子核原来所含的质子数为90。
(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是α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
课时跟踪检测（十四） 探测射线的方法 放射性的应用与防护
1．下列应用放射性同位素不是作为示踪原子的是( )
A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律 C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺疾病
解析：选C 利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用。选项A、B、D中都是利用了放射性同位素作为示踪原子。
2．(多选)放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为( ) A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多 C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关 D．放射性同位素容易制造
解析：选ABC 放射性同位素用做示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性的危害，因此，选项A、B、C正确，选项D错误。
3.用α粒子照射充氮的云室，得到如图1所示的照片，下列说法中正确的是( )