热门试卷

钍230Th核发生衰变生成镭核226Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它以速度v0进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场，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，当粒子从点P离开磁场时，其速度方向与OX方向的夹角θ=60°，如图所示，整个装置处于真空中，

（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．

如图所示，在xy平面上，一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于xy平面向内．在O处原来静止着一个具有放射性的原子核713N（氮），某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核．已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域，正电子电荷量为e．不计重力影响和粒子间的相互作用．

（1）试写出713N的衰变方程；（2）求正电子离开磁场区域时的位置．

（选修模块3-5）

（1）下列说法正确的是______

A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性

B．α粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径

C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小

D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定

（2）一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程：γ→______．

已知电子质量me=9.10×10-31kg，光在真空中的传播速度为速为c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少为______J．

（3）一质量为M的航天器远离太阳和行星，正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m的气体，气体向后喷出的速度大小为v1，求加速后航天器的速度大小．（v0、v1均为相对同一参考系的速度）

C．（选修模块3-5）

（1）下列说法中正确的是______．

A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短

C．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量

D．4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变

（2）在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验．把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起．实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量______（写出物理量的名称和符号）才能验证碰撞中的动量守恒．用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式是______．

（3）2008年10月7日，日美科学家分享了当年诺贝尔物理学奖．他们曾就特定对称性破缺的起源给出了解释，并预言了一些当时还未发现的夸克．夸克模型把核子（质子和中子）看做夸克的一个集合体，且每三个夸克组成一个核子．已知质子和中子都是由上夸克u和下夸克d组成的．每种夸克都有对应的反夸克．一个上夸克u带有+e的电荷，而一个下夸克d带有-e的电荷，因此一个质子p可以描述为p=uud，则一个中子n可以描述为n=______．一个反上夸克带有-e的电荷，一个反下夸克带有+e的电荷，则一个反质子p可描述为=______．

（1）下列说法正确的是_____________。（填写选项前的字母）

（A）放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关

（B）β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

（C）光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量

（D）比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子越稳定

（2）根据核反应方程，完成填空：粒子中含有_____________个中子；物理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核（），发现了_____________，该核反应方程是：_____________。

（3）普朗克常量h=6.63×10-34J·s，铝的逸出功W0=6.72×10-19J，现用波长λ=200nm的光照射铝的表面 (结果保留三位有效数字) 。

①求光电子的最大初动能；

②若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值（电子所受的重力不计）。

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。

(1)当今医学影像诊断设备PET/CT谌称“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）

(2)回旋加速器的原理如图所示，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远 小于光速）。

(3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r是增大、减小还是不变？

美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位素镍63（Ni）两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生一次β衰变变成铜（Cu），同时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极．则镍63的衰变方程是______，铜片是该电池的______（选填“正极”或“负极”）．