课件12张PPT。课件31张PPT。氮原子核 核反应 质子 人工 改变 中子 穿透力极强 质子 中子 质子 不带电 核子 核电荷数 质子数 中子数 同位素 同一 化学性质 质量数 课时作业（十二）课件55张PPT。自发 较小 正电 α粒子流 氦原子核 较大 负电 电子流 不带电 电磁波 十分之一 电离 底片 穿透本领很小 光速 很小 很强 新核 α衰变 变化 质量数 核电荷数 一半 本身 单质 化合物 环境 课时作业（十三）课件49张PPT。铝箔 衰减 半衰期 正电子 放射性元素 放射性研究 导电圆筒 钨丝 惰性气体 略低于 击穿 进入 电离 电子和正离子 脉冲电流 饱和状态 过饱和状态 电离 过饱和 射线的径迹 天然 人工 相同 几十种 2000多种 砂眼 裂缝 液面的高度 消灭害虫 杀菌消毒 治疗癌症 各种塑料 塑料性能 踪迹 变化 课时作业（十四）课件41张PPT。电子 中子 射线 新粒子 μ子 k介子 π介子 400多种 盖尔曼 夸克 奇异夸克 顶夸克 最小单元 强相互作用 质子 介子 强相互作用 电子 τ子 光子 胶子 高温 密度 大爆炸 从密到疏 引力 原恒星 7×106 K 热 相对稳定 1×108K 红巨星 白矮星 黑洞 课时作业（十五）综合检测(四)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选的得0分)
1．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出了3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是( )
A．中子 B．质子
C．电子 D．α粒子
【解析】 在核反应中核电荷数和质量数守恒，由此知选项A正确．
【答案】 A
2．一种元素的同位素的原子核内中子数N与原子核的质量数A间的关系是图中的( )
【解析】 原子核的质量数A＝Z＋N，可得N＝A－Z的函数关系．
【答案】 D
3．我国科学家于1965年9月首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素，为了证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，在合成过程中掺入放射性14C，然后把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质，从而为我国在国际上首次合成牛胰岛素提供了有力的证据．那么在人工合成过程中掺入14C起到的作用是( )
A．扩散作用 B．组成元素
C．示踪原子 D．增强人的抗病能力
【解析】 通过检测C－14衰变发出的射线，才能确定人工方法合成了牛胰岛素是否均匀分布在牛胰岛素结晶里，C－14是示踪原子．
【答案】 C
4．铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He―→X＋n.下列判断正确的是( )
A.n是质子
B.n是中子
C．X是Si的同位素
D．X是P的同位素
【解析】 符号n为中子，质子的符号为H，故A错，B对．根据电荷数守恒和质量数守恒可算出X的电荷数为15，质量数为30，所以X是P的同位素，C错．D对．
【答案】 BD
5．(2011·商洛检测)将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 °C的沸水中；(4)与别的元素形成化合物．经10天后，4种情况剩下的铋质量数分别为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】 放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所在的物理环境和化学环境无关，所以A正确．
【答案】 A
6．如图1所示是原子核人工转变实验装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光产生的原因是
( )
图1
A．α粒子射到屏S上产生的
B．α粒子轰击氮核后产生的某种粒子射到屏上产生的
C．α粒子轰击铝箔F上打出的某种粒子射到屏上产生的
D．粒子源中放出的γ射线射到屏上产生的
【解析】 该实验的核反应方程是N＋He→O＋H
这是原子核的第一次人工转变，世界第一次发现质子的实验，而本题出现的闪光是α粒子从氮核里打出的质子穿过铝箔射到屏上产生的．
【答案】 B
7．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为5∶1，如图2所示，那么碳的衰变方程是( )
图2
A.C―→He＋Be
B.C―→ 0－1e＋B
C.C―→e＋N
D.C―→H＋B
【解析】 由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv＝，则R＝因半径之比为5∶1，它们的电量之比为1∶5，由此可知D正确．
【答案】 D
8．1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次α衰变后的产物是Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( )
A．124、259 B．124、265
C．112、265 D．112、277
【解析】 写出核反应方程为X―→6He＋Fm
可知A＝6×4＋253＝277，Z＝6×2＋100＝112，选项D正确．
【答案】 D
9．在下列四个方程，X1、X2、X3和X4 各代表某种粒子( )
①U＋n→Sr＋Xe＋3X1 ②H＋X2→He＋n ③U→Th＋X3 ④Mg＋He→Al＋X4以下判断中正确的是( )
A．X1是中子 B．X2是电子
C．X3是α粒子 D．X4是氘核
【解析】 首先根据电荷数守恒算出X1、X2、X3、X4的核电荷数分别为0、1、2、1，从而确定粒子的名称分别为中子、氢、氦、氢，然后再根据质量守恒确定X1代表中子，X2代表氘核，X3代表α粒子，X4代表有质子，故A、C正确．
【答案】 AC
10．(2010·上海单科)某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天 D．3.8天
【解析】 根据半衰期的定义，剩余原子个数N＝N总·()，t是经历的天数，T是半衰期，故11.4＝3T，T＝3.8天，D项正确．
【答案】 D
二、填空题(本题2小题，共12分)
11．(4分)一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．
图3
【解析】 三种射线中α射线穿透力最弱，不能穿透铝箔；β是高速电子流，带负电，在电场中能发生偏转，而γ是一种电磁波，在电场中不发生偏转，所以射线a为γ射线，射线b为β射线．
【答案】 γ β
12．(8分)1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co放射源进行了实验验证．次年，李、杨二人因此获得诺贝尔物理奖.Co的衰变方程是Co→Ni＋e＋e，其中e是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零．
(1)Co与Fe同周期，Co的核外电子数为________，在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．
(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背________守恒定律．
【解析】 (1)关键要知道Co在周期表中的位置，Co核外电子数等于质子数27，而Ni是Co的衰变产物，且它与Co质量只相差一个电子和一个反中微子，电子质量仅为质子质量的，可忽略不计，又知道反中微子静止质量可认为是零．因此Ni的质量数A应与Co相同，也为60，据衰变方程知，Co的一个中子变成质子，则Ni的电荷数应比Co多1，即Z＝28.(2)衰变前Co静止，总动量为零，衰变后若只产生两粒子Ni和e，据动量守恒，Ni和e，系统动量也为零，只有当两粒子运动在同一直线上，方向相反才能保持动量为零．假如原为静态粒子衰变为两个粒子，若现在它们却不在同一直线上运动，那肯定是违反了动量守恒定律．
【答案】 (1)27 60 28 (2)动量
三、计算题(本题包括4个小题，共48分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将为红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液．先将含有P的血液4 cm3等分为二，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度10 800 s－1；另一份则通过静脉注射到病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积为多少？
【解析】 20 min后血液的放射强度应与标准样品的放射性强度相等，根据它是2 cm3血液样品的放射强度5s－1的倍数，就可求出血液的总体积．
由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的．
设病人血液总体积为V.由×5＝10 800，得V＝4 320 cm3.
【答案】 4 320 cm3
14．(12分)测得某矿石中铀、铅质量比为1.15∶1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄．
【解析】 利用半衰期的计算公式m＝m0，只要找出m、m0的关系，由τ＝4.5×109年，即可求出矿石的年龄．
设开始时矿石中有m0千克的铀238，经n个半衰期后，剩下铀m千克，则m＝m0n，衰变掉的铀为m0－m＝m0，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅x千克，则＝，
x＝m0
据题意，有：＝，即＝
解得n＝1，即t＝T＝4.5×109年．
【答案】 4.5×109年
15．(12分)在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源，从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图4所示，在与放射源距离为H高处水平放置两张叠放着的涂药面朝下的显影纸(比一般纸厚，且坚韧的涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后使两张显影纸显影．
图4
(1)上面的显影纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？
(2)下面的显影纸显出一串3个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比．(已知mα＝4 u，mβ＝ u，vα＝，vβ＝c)
【解析】 (1)2个暗斑，分别是β、γ射线痕迹．一张显影纸即可挡住α射线．
(2)由s＝at2，a＝Eq/m，t＝得：s＝，即sα∶sβ＝∶＝5∶184.
【答案】 (1)2个暗斑 β、γ射线
(2)5∶184
16．(14分)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比RB∶RC＝11∶30，求：
(1)C核的速度大小；
(2)根据计算判断C核是什么？
(3)写出核反应方程式．
【解析】 (1)由动量守恒定律，mnvn＝mBvB＋mCvC，所以vC＝＝ m/s＝3×106 m/s.
(2)由qvB＝m得R＝，RB＝，RC＝.
因为＝＝，
从而可求出＝，又因为qC＋qB＝7，所以qC＝2；而mC＝4，所以C核是He.
(3)N＋n―→B＋He.
【答案】 (1)3×106 m/s
(2)He
(3)N＋n―→B＋He
1．α粒子轰击硼10后，生成氮13，放出X粒子，而氮13是不稳定的，它放出Y粒子后变成碳13，那么X粒子和Y粒子分别是( )
A．质子和中子 B．质子和正电子
C．中子和负电子 D．中子和正电子
【解析】 根据题意可以写出核反应方程为B＋He―→N＋n，N→ C＋e，所以选项D正确．
【答案】 D
2．下列各核反应式中的X代表中子的是( )
A.7N＋He―→8O＋X
B.P―→Si＋X
C. U―→Th＋X
D.Al＋He―→P＋X
【解析】 由核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得．A中X为H，B中e，C中为He，D中为n，故D正确．
【答案】 D
3．最近国外科技杂志报道，将Ni和Pb经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是( )
A．157 B．159
C．161 D．163
【解析】 根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程：Ni＋82Pb―→Y＋n，则Y的中子数为269－110＝159.
【答案】 B
4．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
【解析】 X＋H→He＋H，应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2，选项D正确．
【答案】 D
5．写出下列核反应方程．
(1)Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；
(2)Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子；
(3)O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；
(4)Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子．
【解析】 核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．
(1)Na＋He―→Mg＋H；(2)Al＋He―→P＋n；
(3)O＋n―→N＋H；(4)Si＋H―→P＋n.
【答案】 见解析
6．(2011·泰安高二检测)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)．则下面说法正确的是( )
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核的质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
【解析】 设原子核X的核电荷数为n，质量数为m，则由已知可得两个核反应方程式分别为：
X→e＋Y
Y＋H→He＋Z
因此比较X、Y、Z的质量数与核电荷数，可判定C、D正确，所以选C、D.
【答案】 CD
7．1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素78Pt，制取过程如下：
(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子，核反应方程：________；
(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：
①生成Pt，放出氦原子核，核反应方程：__________________________；②生成Pt，放出质子、中子，核反应方程：__________________
_______________________________________________________________；
(3)生成的78Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞80Hg.
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．
(1)Be＋H―→B＋n
(2)①Hg＋n―→Pt＋He；②Hg＋n―→Pt＋2H＋n
【答案】 见解析
8．(2011·开封检测)用高能Kr(氪)离子轰击Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核．关于新核的推断正确的是( )
A．其质子数为122
B．其质量数为294
C．其原子序数为118
D．其中子数为90
【解析】 本题考查核反应方程及原子核的组成．核反应方程为Pb＋Kr→n＋X
新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C.
【答案】 C
9．1930年发现，在真空条件下用α粒子(He)轰击铍(Be)时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子，查德威克认定这种粒子就是中子．
(1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程；
(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰，已知中子的质量为mn、初速度为v0，与碳核碰后的速率为v1，运动方向与原来运动方向相反，碳核质量视为12mn，求碳核与中子碰撞后的速率；
(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场，测得碳核做圆周运动的半径为R，已知元电荷的电荷量为e，求该磁场的磁感应强度大小．
【解析】 (1)Be＋He→n＋C.
(2)根据动量守恒定律有：mnv0＝－mnv1＋12mnv2，解得：v2＝(v1＋v0)/12.
(3)根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有：6eBv2＝12mnv/R，解得：B＝.
【答案】 (1)Be＋He→n＋C (2)(v1＋v0)/12 (3)
1．(2011·浙江高考)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
【解析】 α射线是α衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误．β射线是发生β衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误．γ射线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误．物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确．
【答案】 D
2．关于天然放射性现象，下列说法正确的是( )
A．是玛丽·居里夫妇首先发现的
B．说明了原子核不是单一的粒子
C．γ射线必须伴随α射线或β射线而产生
D．任何放射性元素都能同时发出三种射线
【解析】 首先发现天然放射性现象的是法国的贝可勒尔，同时也是首次揭示出原子的可变性，即原于核不是单一粒子，原子核也是具有复杂结构的．γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子时，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此，γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的．γ射线并不能单独向外辐射．但放射性元素在发生衰变时，虽不能单独放出γ射线，却能单独放射出α射线或β射线，若有多余能量，则就同时伴随有γ射线产生，若无多余能量，则只单独放出α或β射线，不产生γ射线．因此，放射性元素发生衰变时不一定都能同时发出三种射线．
【答案】 BC
3．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是( )
A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强
B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．γ射线一般随着α或β射线产生，它的穿透能力最弱
D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最强
【解析】 α射线是高速粒子流，带正电，电离能力强，但贯穿能力较差，是氦原子核；β射线是高速电子流，速度更大，但电离能力较弱，贯穿本领较强；γ射线是能量较高的电磁波，电离作用最弱，贯穿本领最强．
【答案】 D
4．如图4－2－6所示，a为未知天然放射源，b为薄铝片，c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．实验时，如果将强电场c撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加．由此可判定放射源所发出的射线可能为( )
图4－2－6
A．β射线和α射线
B．α射线、β射线和γ射线
C．β射线和γ射线
D．α射线和γ射线
【解析】 α粒子的贯穿本领很小，一张薄铝片就可把它挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能贯穿几厘米厚的铅板．撤去电场后，荧光屏上闪烁亮点数没有变化，说明原先能到达荧光屏的射线不带电，故放射源放出的射线中有γ射线．撤去薄铝片，闪烁亮点数大为增加，说明放射源发出的射线中有α射线，故选项D正确．
【答案】 D
5．(2011·山东理综)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘131核的衰变方程：I→________(衰变后的元素用X表示)．
(2)经过________天有75%的碘131核发生了衰变．
【解析】 (1)根据质量数、电荷数守恒，I→X＋e.
(2)根据m＝m0得：0.25 m0＝m0，解得t＝16天．
【答案】 (1)X＋e (2)16
6．(2011·惠安高二检测)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 ( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
【解析】 半衰期是一统计概念，研究对象是大量原子核，所以A错误；β衰变的实质是：n―→ 0－1e＋H，所以B正确；γ射线的电离能力最差，所以C错；发生α衰变时，生成的新核比原来的原子核的中子数减少2，所以D错，因此选B.
【答案】 B
7．静止状态的镭原子核 Ra经一次α衰变后变成一个新核．
(1)写出核衰变方程；(核电荷数为86的元素符号是Rn)
(2)若测得放出的α粒子的动能为E1，求反冲核的动能E2及镭核衰变时放出的总能量E.
【解析】 (1) Ra―→ Rn＋He.
(2)设α粒子的速度为v1，质量为m1；反冲核的速度为v2，质量为m2，由动量守恒定律得：m1v1－m2v2＝0，又m1v1＝，m2v2＝，所以E2＝·E1＝E1，则衰变放出的总能量为E＝E1＋E2＝E1.
【答案】 (1)Ra→Rn＋He (2) E1
8．(2011·天津理综)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．
当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)
【解析】 核反应方程为
N＋H→C＋He①
设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
②
【答案】 N＋H→C＋He 1.6%
9．钍核90Th发生衰变生成镭核88Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m，电荷量为q，它将要进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2之间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图4－2－7所示，整个装置处于真空中．
图4－2－7
(1)写出钍核衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t.
【解析】 (1)钍核衰变方程： Th―→He＋ Ra.
(2)设粒子离开电场时的速度为v，由动能定理得：qU＝mv2－mv，粒子在磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径R＝，联立得R＝ .
(3)粒子做圆周运动的周期T＝，t＝T＝.
【答案】 (1) Th―→He＋Ra
(2)
(3)
1．(2011·上海高考)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则( )
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
【解析】 放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．
【答案】 D
2．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )
A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
【解析】 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导走，故A错；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，故B错；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，故C错；用γ射线治疗肿瘤对人体有副作用，因此要严格控制剂量，故D正确．
【答案】 D
3．为了说明用α粒子轰击氮，打出了质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用α粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条α粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了( )
A．α粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少
B．氮气的密度很小，α粒子与氮接触的机会很少
C．氮核很小，α粒子接近氮核的机会很少
D．氮气和α粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少
【解析】 氮原子核很小，所以α粒子接近原子核的机会很小，从而发生核反应并使径迹分叉的机会很少，故C选项正确．
【答案】 C
4．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是( )
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
【解析】 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．
【答案】 BCD
5．如图4－3－7所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的________射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调________一些．
图4－3－7
【解析】 α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响，而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化，故是β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些．
【答案】 β 大
6．现在很多心血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，方法是将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉，经过40 min后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布在血液中，这时对被检测者的心脏进行造影，心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示出有射线射出；心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无射线射出．医生根据显像情况就可以判定被检测者心脏血管有无病变，并判定病变位置．你认为检测用放射性元素锝的半衰期应该最接近下列数据中的( )
A．10 min B．10 h
C．10天 D．10年
【解析】 半衰期太短，在明显的放射期内放射性物质的注射液尚未均匀地分布在血液中而无法完成检测，又因放射强度较大而对人体造成伤害；若半衰期太长，射线长时间地照射人体也会对人体造成伤害．解决该类问题要有两个保证：一要保证检查出病变位置；二要保证病人的健康．
【答案】 B
7．联合国环境公署对科索沃地区的调查发现，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238.贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是( )
A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害
B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，不会对环境产生长期污染
C．铀238的衰变速度很快
D．铀的半衰期很长
【解析】 铀238具有放射性，会对环境造成危害，而且由于其半衰期很大，所以这种危害是长期的，故A、D对．
【答案】 AD
8．(2011·海南高考)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
A．X1→Ba＋n
B．X2→Xe＋e
C．X3→Ba＋e
D．X4→Xe＋p
【解析】 衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误，或从质量数守恒可知X1、X4的质量数分别是138、132，故他们不会是131I和137Cs的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是I、Cs，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
【答案】 B C 78 82
9．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粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图4－3－8所示，则( )
图4－3－8
A．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反
B．原来放射性元素的原子核电荷数为90
C．反冲核的核电荷数为88
D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88
【解析】 微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，故选项A正确．
由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且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原子核电荷数为Q，则
对α粒子：R1＝ 对反冲核：R2＝
由于p1＝p2，且R1∶R2＝44∶1，解得Q＝90，故选项B、C正确．
它们的速度大小与质量成反比，故选项D错误．
【答案】 ABC
1．太阳放出的大量中微子向地球飞来，科学家发现中微子在向地球传播的过程中衰变为一个μ子和一个τ子，若在衰变中发现μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( )
A．可能与μ子同方向
B．可能与μ子反方向
C．不一定与μ子在同一条直线上
D．一定与μ子在同一条直线上
【解析】 在衰变中动量守恒，发现μ子速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向一定与μ子在同一条直线上，可能与μ子同方向也可能与μ子反方向．
【答案】 ABD
2．下列说法中正确的是( )
A．至今人们还无法获得自由的夸克
B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
【解析】 虽然夸克模型在解释强子的构成方面获得成功，但人们还没有获取自由的夸克，A正确．反粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确．质子是最早发现的强子，故D正确．
【答案】 ACD
3．现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反．据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为( )
A．－4，－2 B．4，－2
C．－4,2 D．4,2
【解析】 因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反．所以，反α粒子质量数为4，电荷数为－2.故只有B选项正确，其他选项都不符合实际．
【答案】 B
4．关于粒子，下列说法正确的是( )
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．强子都是带电的粒子
C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元
【解析】 由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋e和－，说明电子电荷不再是电荷的最小单元，故C错误，D正确．
【答案】 D
5．已经证实质子，中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的，上夸克带电荷量为＋e.下夸克带电荷量为－e，e为电子所带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克间的距离都为l，l＝1.5×10－15 m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)．
【解析】 质子带电荷量为＋e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的．按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
F上上＝k＝k.
代入数值，得F上上＝46 N，为斥力．
上夸克与下夸克之间的静电力为
F上下＝k＝k.
代入数值，得F上下＝23 N，为引力．
【答案】 见解析
6．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一个是加拿大萨德伯里中微子观察站的结果，该站揭示了中微子失踪的原因，即观察到的中微子数目比理论值少是因为中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子．在上述研究中有以下说法，正确的是( )
①若发现μ子与中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向相反
②若发现μ子与中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致
③若发现μ子与中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致
④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反
A．①③ B．②③
C．③④ D．①②
【解析】 对微观粒子运用动量守恒定律，关键在于明确动量守恒定律的适用条件，它包括高速运动物体和低速运动物体，包括宏观物体和微观物体，由动量守恒定律可知，B选项正确．
【答案】 B
7．在天体演变过程中，红色巨星发生“超新星爆炸”后，可以形成中子星(电子被迫同原子核中的质子结合而形成中子)，中子星具有极高的密度．若已知某中子星的密度为1017 kg/m3，该中子星的卫星绕它做圆轨道运动，试求该中子星的卫星运行的最小周期．(引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)
【解析】 设中子星的卫星圆轨道半径为R，质量为m，由万有引力提供向心力，可得＝mω2R＝.
又当R＝r(中子星的半径)时，卫星运行周期最小，注意到M＝，由此可得Tmin＝1.2×10－3 s.
【答案】 1.2×10－3 s
8．(2008·海南高考)质子和中子是由更基本的粒子即“夸克”组成的．两个强作用电荷相反(类似于正、负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”)；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：
F＝，式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2－r1)，取无穷远处为势能零点．下列U－r图象中正确的是( )
【解析】 从无穷远处势能为零开始到r＝r2位置，势能恒定为零；在r＝r2到r＝r1的过程中，恒定引力做正功，势能均匀减小，即势能为负值且越来越小，由引力做的功等于势能的减少量，得0－U＝F0(r2－r1)＝U0，则r＝r1位置处U＝－U0；r【答案】 B
9．已知从地球上的逃逸速度v＝，其中G、M、R分别为万有引力常量、地球的质量和半径 .已知G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，光速c＝2.99×108 m/s，逃逸速度大于真空中的光速的天体叫黑洞，设黑洞的质量等于太阳的质量M＝1.98×1030 kg，求它可能的最大半径．
【解析】 由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2，对于黑洞来说，其逃逸速度大于真空中的光速，即v2>c，所以R<＝2.95 km，即太阳成为黑洞时的最大半径为2.95 km.
【答案】 2.95 km
